KR20160007421A - Serial port communication for storage device using single bidirectional serial data line - Google Patents

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KR20160007421A
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serial
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KR1020150097812A
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로스 에스 윌슨
다니엘 제이 돌란
데이비드 더블유 켈리
리차드 라우슈메이어
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엘에스아이 코포레이션
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Abstract

Provided is a method for enabling communication between a controller and a pre-amplifier in a storage device. For example, the method includes a step of materializing a serial port which is configured to transmit digital signals through a single bidirectional serial data line between the controller and the pre-amplifier. The serial port is controlled to selectively transmit the digital signals through the bidirectional serial data line in either a first direction from the controller to the pre-amplifier or a second direction from the pre-amplifier to the controller.

Description

단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 이용한 저장 장치용 직렬 포트 통신{SERIAL PORT COMMUNICATION FOR STORAGE DEVICE USING SINGLE BIDIRECTIONAL SERIAL DATA LINE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to serial port communication for a storage device using a single bidirectional serial data line,

본 분야는 일반적으로 데이터 저장 디바이스에 관한 것으로, 특히, 데이터 저장 디바이스의 컴포넌트들 사이에서 통신에 관한 것이다.
The field relates generally to data storage devices, and more particularly to communication between components of a data storage device.

하드 디스크 드라이브와 같은 데이터 저장 디바이스는 각종 데이터 처리 시스템에서 비휘발성 데이터 저장소 용도로 이용되고 있다. 자기 디스크 저장 디바이스에서, 저장 디스크는 얇은 하나 이상의 자성체 층으로 피복된 알루미늄이나 유리와 같은 비-자성체로 구성된 기판을 포함한다. 동작 시, 판독 센서 및 기록 소자를 포함하는 자기 헤드를 이용하여 데이터가 자기 저장 디스크의 트랙으로부터 읽혀지고 그 트랙에 기록된다. 일반적으로, 저장 디바이스는 자기 헤드 내 판독 센서를 구동하여 자기 저장 디스크로부터 데이터를 판독하고 판독된 데이터를 증폭할 뿐만 아니라, 자기 헤드 내 기록 소자를 구동하여 데이터를 저장 디스크에 기록하도록 구성된 전치 증폭기를 포함한다. 더욱이, 저장 디바이스는 전치 증폭기로부터 수신된 판독된 데이터를 디코딩하고, 저장 디스크에 기록될 기록 데이터를 인코딩하도록 구성된 기록 채널을 포함한다. 전치 증폭기와 기록 채널 간의 통신은 예를 들면, 아날로그 버스와 디지털 버스를 이용하여 실행된다. 통상적인 아날로그 버스는 복수의 아날로그 신호 라인을 포함하는데, 이 신호 라인은 기록 채널과 전치 증폭기 사이에서 아날로그의 판독 및 기록 데이터 신호의 고속 전송을 가능하게 해준다. 각각의 아날로그 라인은 판독 데이터 또는 기록 데이터 중 어느 하나를 전송하는 전용 라인이다. 또한, 통상의 디지털 버스는 클럭 신호 라인, 데이터 라인, 및 인에이블 라인을 포함하는 세 와이어의 직렬 포트를 구현하는데, 이 직렬 포트는 전치 증폭기 내에 배치된 구성 레지스터의 셋업 및 상태 모니터링을 위한 디지털 제어 신호를 전송하는 기능을 수행한다. 전용의 디지털 제어 라인을 필요로 하고 직렬 포트의 폴링(polling) 및 잠재적 특성을 묵인할 수 없는 다른 디지털 제어 기능은 부가적인 전용의 제어 버스 라인을 통해 비트-상위 기준(on a bit-significant basis)으로 전송된다. 이러한 통상적인 통신 방식은 데이터 및 제어 신호를 기록 채널, 전치 증폭기, 및 제어기 사이에서 전송하는데 필요한 신호 라인의 개수 면에서는 불충분하다.
BACKGROUND OF THE INVENTION Data storage devices, such as hard disk drives, are being used for non-volatile data storage applications in various data processing systems. In a magnetic disk storage device, the storage disk comprises a substrate composed of a non-magnetic material such as aluminum or glass coated with one or more thin magnetic layers. In operation, data is read from and written to the track of the magnetic storage disk using a magnetic head including a read sensor and a write element. Generally, the storage device is a preamplifier configured to drive the read sensor in the magnetic head to read data from the magnetic storage disk and amplify the read data, as well as to drive the write elements in the magnetic head to write data to the storage disk . Moreover, the storage device includes a recording channel configured to decode the read data received from the preamplifier and to encode the record data to be written to the storage disc. Communication between the preamplifier and the recording channel is performed using, for example, an analog bus and a digital bus. A typical analog bus includes a plurality of analog signal lines, which enable high speed transmission of analog read and write data signals between the write channel and the preamplifier. Each analog line is a dedicated line for transmitting either read data or write data. A typical digital bus also implements a three-wire serial port that includes a clock signal line, a data line, and an enable line, which is a digital control for setup and status monitoring of configuration registers located within the pre- And transmits a signal. Other digital control functions that require a dedicated digital control line and can not tolerate the polling and potential characteristics of the serial port may be implemented on an on a bit-significant basis via an additional dedicated control bus line. Lt; / RTI > This conventional communication scheme is insufficient in terms of the number of signal lines required to transfer data and control signals between the recording channel, the preamplifier, and the controller.

본 발명의 실시예에서, 저장 디바이스에서 제어기와 전치 증폭기 사이의 통신을 가능하게 해주는 방법이 제공된다. 예를 들면, 이 방법은 디지털 신호를 제어기와 전치 증폭기 사이에서 단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 전송하도록 구성된 직렬 포트를 구현하는 과정을 포함한다. 직렬 포트는 디지털 신호를 제어기로부터 전치 증폭기로의 제 1 방향 또는 전치 증폭기로부터 제어기로의 제 2 방향 중 어느 한 방향으로 선택적으로 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 전송하도록 제어된다. In an embodiment of the present invention, a method is provided for enabling communication between a controller and a preamplifier in a storage device. For example, the method includes implementing a serial port configured to transmit a digital signal between a controller and a preamplifier via a single bidirectional serial data line. The serial port is controlled to selectively transmit a digital signal through a bidirectional serial data line in either a first direction from the controller to the preamplifier or a second direction from the preamplifier to the controller.

다른 실시예는 제약 없이, 회로, 시스템, 집적 회로 디바이스, 저장 디바이스, 저장 시스템, 및 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함한다.
Other embodiments include, without limitation, circuitry, systems, integrated circuit devices, storage devices, storage systems, and computer-readable media.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저장 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 이용하여 제어기와 전치 증폭기 사이에서 직렬 포트 통신을 지원하는 제어 회로를 갖는 도 1의 저장 디바이스의 더 상세한 실시예를 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 이용하여 제어기와 전치 증폭기 사이에서 직렬 포트 통신을 구현하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 이용하여 제어기와 전치 증폭기 사이에서 선택적으로 디지털 신호를 전송하는 직렬 포트를 제어하기 위한 방법을 개략적으로 예시하는 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 이용하여 제어기와 전치 증폭기 사이에서 직렬 포트 통신을 지원하는 전치 증폭기에서 실행될 수 있는 위상 고정 루프 회로의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 전치 증폭기를 리셋시키는 리셋 회로를 도시하는 개략적인 회로도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 전치 증폭기를 리셋시키는 리셋 회로를 도시하는 개략적인 회로도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 아날로그 버스의 신호 라인을 양방향 직렬 데이터 라인으로서 이용하여 제어기와 전치 증폭기 사이의 직렬 포트 통신을 지원하는 제어 회로를 갖는 데이터 저장 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 아날로그 버스의 신호 라인을 양방향 직렬 데이터 라인으로서 이용하여 제어기와 전치 증폭기 사이의 직렬 포트 통신을 지원하는 제어 회로를 갖는 데이터 저장 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 10은 도 1에 도시된 방식의 복수의 디스크-기반 저장 디바이스를 포함하는 가상 저장 시스템의 블록도이다.
Figure 1 schematically illustrates a storage device according to an embodiment of the invention.
2 is a schematic diagram illustrating a more detailed embodiment of the storage device of FIG. 1 with control circuitry supporting serial port communication between the controller and the preamplifier using a single bidirectional serial data line, in accordance with an embodiment of the present invention. Respectively.
3 is a flow diagram of a method for implementing serial port communication between a controller and a preamplifier using a single bidirectional serial data line, in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a timing diagram that schematically illustrates a method for controlling a serial port that selectively transmits a digital signal between a controller and a preamplifier using a single bidirectional serial data line, in accordance with an embodiment of the present invention.
5 schematically illustrates an embodiment of a phase locked loop circuit that may be implemented in a preamplifier that supports serial port communication between a controller and a preamplifier using a single bidirectional serial data line, in accordance with an embodiment of the present invention .
6 is a schematic circuit diagram illustrating a reset circuit for resetting a preamplifier, in accordance with an embodiment of the present invention.
7 is a schematic circuit diagram illustrating a reset circuit for resetting a preamplifier, in accordance with another embodiment of the present invention.
8 schematically illustrates a data storage device having control circuitry for supporting serial port communication between a controller and a preamplifier using a signal line of an analog bus as a bidirectional serial data line, in accordance with an embodiment of the present invention.
9 schematically illustrates a data storage device having control circuitry that supports serial port communication between a controller and a preamplifier using a signal line of an analog bus as a bidirectional serial data line, in accordance with another embodiment of the present invention.
10 is a block diagram of a virtual storage system including a plurality of disk-based storage devices in the manner shown in FIG.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저장 디바이스(10)를 개략적으로 도시한다. 저장 디바이스(10)는 하드 디스크 제어기(102), 호스트 인터페이스 제어기(104), 모터 제어 회로(106), 메모리 제어기(108), 기록 채널 회로(110), 마스터 직렬 포트 제어 회로(112), 및 버퍼 메모리(114)와 같은 각종 집적 회로를 포함하는 시스템-온-칩(100)을 포함한다. 내부 버스(116)는 하드 디스크 제어기(102), 호스트 인터페이스 제어기(104), 모터 제어 회로(106), 기록 채널 회로(110), 및 마스터 직렬 포트 제어 회로(112) 사이의 통신을 가능하게 해준다. 시스템-온-칩(100)은 호스트 인터페이스 커넥터(118), 메모리 인터페이스(120), 및 서보 인터페이스(122)와 같은 복수의 인터페이스를 더 포함한다. 저장 디바이스(10)는 전치 증폭기 회로(130), 랜덤 액세스 메모리(140), 및 판독/기록 헤드 및 디스크 어셈블리(150)를 더 포함한다. 전치 증폭기 회로(130)는 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)를 포함한다. 마스터 및 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112 및 132)는 본 발명에서 일괄하여 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132) 또는 직렬 포트 제어 회로(112/132) 라고 지칭된다. 1 schematically depicts a storage device 10 according to an embodiment of the present invention. The storage device 10 includes a hard disk controller 102, a host interface controller 104, a motor control circuit 106, a memory controller 108, a write channel circuit 110, a master serial port control circuit 112, On-chip 100 that includes various integrated circuits such as a buffer memory 114. The system- The internal bus 116 enables communication between the hard disk controller 102, the host interface controller 104, the motor control circuit 106, the write channel circuitry 110, and the master serial port control circuitry 112 . The system-on-chip 100 further includes a plurality of interfaces, such as a host interface connector 118, a memory interface 120, and a servo interface 122. The storage device 10 further includes a preamplifier circuit 130, a random access memory 140, and a read / write head and a disk assembly 150. The preamplifier circuit 130 includes a slave serial port control circuit 132. Master and slave serial port control circuits 112 and 132 are collectively referred to in the present invention as master / slave serial port control circuit 112/132 or serial port control circuit 112/132.

저장 디바이스(10)는 아날로그 버스(200), 디지털 버스(202), 및 가수부 라인(bit significant lines)(204)을 더 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 아날로그 버스(200), 디지털 버스(202), 및 가수부 라인(204)은 복수의 신호 라인을 포함하는 연성 케이블 또는 플렉스-케이블을 이용하여 전치 증폭기 회로(130)를 시스템-온-칩(100) 상의 회로에 연결시키도록 실행된다. 본 발명의 일 실시예에서, 아날로그 버스(200), 디지털 버스(202), 및 가수부 라인(204)의 각 신호 라인은 상이한 드라이버 회로를 이용하여 상이한 시그널링을 지원하는 상이한 전송 라인이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 신호 라인은 주어진 응용 예에 적합한 싱글-엔디드 전송 라인(single-ended transmission lines)과 같은 다른 공통 방식의 전송 라인을 이용하여 구현될 수 있다. The storage device 10 further includes an analog bus 200, a digital bus 202, and bit significant lines 204. In one embodiment of the present invention, analog bus 200, digital bus 202, and mantissa line 204 are connected to preamplifier circuit 130 using a flexible cable or flex-cable comprising a plurality of signal lines, To the circuitry on the system-on-chip 100. In one embodiment of the present invention, each signal line of analog bus 200, digital bus 202, and mantissa line 204 is a different transmission line that supports different signaling using different driver circuits. In another embodiment of the present invention, the signal lines may be implemented using other common transmission lines, such as single-ended transmission lines, suitable for a given application.

아날로그 버스(200)는 기록 채널 회로(110)와 전치 증폭기 회로(130) 사이의 통신을 가능하게 해준다. 본 발명의 일 실시예에서, 아날로그 버스(200)는 판독 및 기록 정보 신호를 기록 채널 회로(110)와 전치 증폭기 회로(130) 사이에서 전송하는 복수의 단방향 신호 라인을 포함한다. 다른 실시예에서, 아날로그 버스(200)는 멀티플렉싱 회로에 의해 제어되는 하나 이상의 신호 라인을 포함하며, 이 멀티플렉싱 회로는 기록 채널 회로(110)와 전치 증폭기 회로(130) 사이에서 아날로그 버스(200)의 하나 이상의 신호 라인을 통한 판독 및 기록 정보 신호의 양방향 전송을 제어한다. The analog bus 200 enables communication between the write channel circuit 110 and the preamplifier circuit 130. In one embodiment of the present invention, the analog bus 200 includes a plurality of unidirectional signal lines for transferring read and write information signals between the write channel circuit 110 and the preamplifier circuit 130. The analog bus 200 includes one or more signal lines that are controlled by a multiplexing circuit that is coupled between the write channel circuitry 110 and the preamplifier circuitry 130, And controls bidirectional transmission of read and write information signals over one or more signal lines.

디지털 버스(202)는 직렬 포트 제어 회로(112/132)에 의해 제어된다. 디지털 버스(202) 및 직렬 포트 제어 회로(112/132)는 하드 디스크 제어기(102)와 전치 증폭기 회로(130) 사이에서 디지털 버스의 단일의 양방향 직렬 버스를 통해 디지털 신호를 전송하도록 구성된 직렬 포트를 일괄 실행한다. 아래에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 직렬 포트 제어 회로(112/132)는 마스터/슬레이브 방식으로 동작하여 하드 디스크 제어기(102)와 전치 증폭기 회로(130) 사이의 통신을 가능하게 해준다. 하드 디스크 제어기(102)와 마스터 직렬 포트 제어 회로(112)가 도 1에서 별개의 블록으로서 도시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시예에서, 마스터 직렬 포트 제어 회로(112)는 하드 디스크 제어기(102)의 회로 컴포넌트이다.The digital bus 202 is controlled by the serial port control circuit 112/132. The digital bus 202 and the serial port control circuitry 112/132 are connected between the hard disk controller 102 and the preamplifier circuitry 130 via a serial port configured to transmit digital signals over a single bidirectional serial bus of the digital bus Execute in batch. As described in more detail below, the serial port control circuitry 112/132 operates in a master / slave manner to enable communication between the hard disk controller 102 and the preamplifier circuitry 130. 1, the master serial port control circuitry 112 is coupled to the hard disk controller 102 and the master serial port control circuitry 112. In another embodiment of the present invention, .

가수부 라인(204)은 하드 디스크 제어기(102)로 하여금 (가수부를 기초로 하여) 디지털 제어 신호를 전치 증폭기 회로(130)로 전송하여 전용의 디지털 제어 라인을 필요로 하면서 직렬 포트의 폴링 및 잠재적 특성을 묵인할 수 없는 기능을 제어하게 하는 전용 신호 라인이다. 예를 들면, 기록 게이트(Write Gate), 모드(Mode), 및 폴트(Fault) 제어 신호들은 가수부 라인(204)의 전용 라인을 통해 전송될 수 있는 제어 신호이다.The mantissa sub-line 204 allows the hard disk controller 102 to send a digital control signal (based on the mantissa) to the preamplifier circuitry 130 to provide a dedicated digital control line, It is a dedicated signal line that controls the function that can not acquire characteristics. For example, the Write Gate, Mode, and Fault control signals are control signals that can be transmitted over a dedicated line of the mantissa sub-line 204.

일반적으로, 전치 증폭기 회로(130)는 아날로그 신호의 전송 및/또는 프로세스 처리를 위해 최적화된 프로세스 기술을 이용하여 구현된다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서, 전치 증폭기 회로(130)는 바이폴라 및 CMOS 처리 기술을 이용하여 구현된다. 마스터 직렬 포트 제어 회로(112)는 디지털 신호의 전송 및/또는 처리를 위해 최적화된 프로세스 기술을 이용하여 구현된다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서, 마스터 직렬 포트 제어 회로(112)는 CMOS 처리 기술을 이용하여 구현된다. In general, the preamplifier circuit 130 is implemented using process techniques that are optimized for transmission of analog signals and / or process processing. For example, in one embodiment of the present invention, the preamplifier circuit 130 is implemented using bipolar and CMOS processing techniques. The master serial port control circuit 112 is implemented using process techniques that are optimized for the transmission and / or processing of digital signals. For example, in one embodiment of the present invention, the master serial port control circuit 112 is implemented using CMOS processing techniques.

판독/기록 헤드 및 디스크 어셈블리(150)는 스핀들 모터(160), 스핀들(165), 저장 매체(170), 위치 설정 암(185)에 배치된 자기 헤드/기록 헤드(180)(또는 간략히 "자기 헤드"), 및 자기 헤드(180)와 마주하는 위치 설정 암(185)이 일단에 연결된 액추에이터 모터(190)(또는 보이스 코일 모터)와 같은 각종 컴포넌트를 포함한다. 저장 매체(170)는 공통의 자화 방향(예를 들면, 위 또는 아래)으로 배향된 각 미디어 그레인(media-grains) 그룹의 형태로 데이터 비트를 저장할 수 있는 하나 이상의 자성체로 피복된 저장 표면을 갖고 있다. 저장 매체(170)는 스핀들(165) 상에 장착되며, 스핀들(165)은 스핀들 모터(160)에 의해 구동되어 저장 매체(170)를 고속으로 회전시킨다. 데이터는 위치설정 암(185)에 장착된 자기 헤드(180)를 통해 저장 매체(170)로부터 판독되고 그 저장 매체에 기록된다. 액추에이터 모터(190)는 영구 자석 및 가동 코일 모터를 포함하며, 저장 매체(170)가 스핀들 모터(160)의 동작에 의해 돌아가는 것처럼 자기 헤드(180)를 제어 가능하게 저장 매체(170)의 자기 표면을 가로질러 원하는 위치로 스윙하도록 동작한다.The read / write head and disk assembly 150 includes a spindle motor 160, a spindle 165, a storage medium 170, a magnetic head / write head 180 (or simply " Quot; head "), and an actuator motor 190 (or a voice coil motor) with a positioning arm 185 facing the magnetic head 180 at one end. The storage medium 170 has a storage surface coated with one or more magnetic bodies capable of storing data bits in the form of a respective group of media-grains oriented in a common magnetization direction (e.g., up or down) have. The storage medium 170 is mounted on the spindle 165 and the spindle 165 is driven by the spindle motor 160 to rotate the storage medium 170 at high speed. The data is read from the storage medium 170 via the magnetic head 180 mounted on the positioning arm 185 and recorded on the storage medium. The actuator motor 190 includes a permanent magnet and a movable coil motor and controls the magnetic head 180 such that the storage medium 170 is rotated by the operation of the spindle motor 160. The actuator motor 190 includes a permanent magnet and a movable coil motor, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

일반적으로, 디지털 데이터 시퀀스에 대응하는 자속 전이의 시퀀스가 자기 헤드(180)를 이용하여 저장 매체(170)의 자기 표면에 기록된다. 디지털 데이터 시퀀스는 자기 헤드(180)의 기록 코일의 전류를 조절하도록 작용한다. 저장 매체(170)의 자기 표면은 복수의 동심 트랙을 포함하며, 각각의 트랙은 나중의 검색을 위해 섹터 데이터 블록을 저장할 수 있는 복수의 섹터로 세부 분할된다. 더욱이, 저장 매체(170)는 그의 표면에 형성된 타이밍 패턴을 더 포함하는데, 이 패턴은 특정 섹터에 형성된 하나 이상의 세트의 서보 어드레스 마크(servo address marks, SAMs) 또는 다른 형태의 서보 마크를 포함하며, 여기서 서보 마크는 저장 매체(170) 상에서 기록된 트랙에 대한 자기 헤드(180)의 위치를 감지하는데 사용된다. Generally, a sequence of flux transitions corresponding to a sequence of digital data is recorded on the magnetic surface of the storage medium 170 using the magnetic head 180. The digital data sequence serves to regulate the current in the write coil of the magnetic head 180. The magnetic surface of the storage medium 170 includes a plurality of concentric tracks, each track being subdivided into a plurality of sectors capable of storing sector data blocks for later retrieval. Moreover, the storage medium 170 further includes a timing pattern formed on its surface, which includes one or more sets of servo address marks (SAMs) or other types of servo marks formed in a particular sector, Here, the servo mark is used to detect the position of the magnetic head 180 with respect to the track recorded on the storage medium 170.

호스트 인터페이스 커넥터(118)는 저장 디바이스(10)를 호스트 시스템, 디바이스, I/O 버스, 또는 데이터 처리 시스템의 다른 컴포넌트에 연결시키는 물리적인 커넥터 및 연관된 입력/출력(I/O) 버스 배선을 나타낸다. I/O 데이터는 호스트 인터페이스 제어기(104)의 제어 하에 호스트 인터페이스 커넥터(118)를 통해 저장 디바이스(10)로 및 그로부터 이동된다. 호스트 인터페이스 제어기(104)는 하나 이상의 공지된 인터페이스 표준을 이용하여, 호스트 시스템 또는 디바이스와 통신하고 데이터 I/O 동작을 제어 및 관리하는 통신 프로토콜을 실행한다. 예를 들면, 본 발명의 하나 이상의 대안의 실시예에서, 호스트 인터페이스 커넥터(118) 및 호스트 인터페이스 제어기(104)는 예를 들면, SCSI(Small Computer interface), SAS(Serial Attached SCSI), SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 및/또는 FC(Fibre Channel) 인터페이스 표준 중 하나 이상을 이용하여 구현된다. The host interface connector 118 represents a physical connector and associated input / output (I / O) bus wiring that connects the storage device 10 to a host system, device, I / O bus, or other component of a data processing system . I / O data is transferred to and from the storage device 10 via the host interface connector 118 under the control of the host interface controller 104. The host interface controller 104 implements a communication protocol that communicates with the host system or device and controls and manages data I / O operations using one or more well-known interface standards. For example, in one or more alternative embodiments of the present invention, the host interface connector 118 and the host interface controller 104 may be, for example, a small computer interface (SCSI), a serial attached SCSI (SAS) Advanced Technology Attachment) and / or Fiber Channel (FC) interface standards.

하드 디스크 제어기(102)는 데이터를 저장 매체(170)에 기록하고 저장 매체로부터 판독하는 전반적인 동작을 제어한다. 뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에서, 하드 디스크 제어기(102)는 ECC(Error correction code, 오차 교정 코드) 동작을 제어하는 것은 물론이고, 내부 버스(116)를 통한 데이터 흐름 및 판독/기록 데이터를 버퍼 메모리(114) 내에 예를 들면, DMA (direct memory access, 직접 메모리 액세스) 프로토콜을 통해 저장하는 버퍼링 동작을 제어하는 프로그래머블 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 다른 실시예에서, 하드 디스크 제어기(102)는 하드 디스크 동작 및 ECC/데이터 흐름 동작을 제어하기에 적합한 다른 공지된 아키텍처를 이용하여 구현될 수 있다. 기록 채널 회로(110)는 자기 헤드(180)를 이용하여 저장 매체(170)에 기록되고 저장 매체로부터 판독되는 데이터를 인코딩하고 디코딩한다. 기록 채널 회로(110)는 저장 매체(170)로부터 판독되고 저장 매체에 기록되는 데이터를 처리하는 기록 채널에서 통상적으로 실행되는 다양한 형태의 회로를 포함하며, 그에 관한 세부 사항은 본 명세서에서 논의된 바와 같은 본 발명의 실시예를 이해하려는 본 기술에서 통상의 지식을 가진 자들에게는 필요하지 않다. The hard disk controller 102 controls the overall operation of writing data to the storage medium 170 and reading the data from the storage medium. In addition, in one embodiment of the present invention, the hard disk controller 102 controls the operation of ECC (Error Correction Code), as well as data flow through the internal bus 116 and read / For example, via a direct memory access (DMA) protocol, in the buffer memory 114. The buffer memory 114 may be a programmable microprocessor or microcontroller. In another embodiment, the hard disk controller 102 may be implemented using other known architectures suitable for controlling hard disk operation and ECC / data flow operations. The recording channel circuit 110 encodes and decodes the data recorded on the storage medium 170 and read from the storage medium using the magnetic head 180. The write channel circuitry 110 includes various types of circuitry typically implemented in a write channel that reads data from and reads data from the storage medium 170, details of which are described herein But are not required for those of ordinary skill in the art to understand the embodiments of the invention as such.

전치 증폭기 회로(130)는 기록 채널 회로(110)와 자기 헤드(180) 사이에 연결된다. 일 실시예에서, 전치 증폭기 회로(130)는 액추에이터 모터(190)의 피봇 위치에 가까이 배치된다. 연성 인쇄 회로 케이블은 자기 헤드(180)를 전치 증폭기 회로(130)에 연결하는데 사용된다. 전치 증폭기 회로(130)는 자기 헤드(180)로부터 출력된 아날로그 출력을 기록 채널 회로(110)에 입력하기 위해 증폭하고 자기 헤드(180)의 판독 센서를 구동하기 위한 바이어스 전압을 생성한다.The preamplifier circuit 130 is connected between the write channel circuit 110 and the magnetic head 180. In one embodiment, the preamplifier circuit 130 is placed close to the pivotal position of the actuator motor 190. A flexible printed circuit cable is used to connect the magnetic head 180 to the preamplifier circuit 130. The preamplifier circuit 130 amplifies the analog output output from the magnetic head 180 for input to the write channel circuit 110 and generates a bias voltage for driving the read sensor of the magnetic head 180. [

모터 제어 회로(106)는 서보 인터페이스(122)를 통해 헤드/디스크 어셈블리(150)에 연결된다. 서보 인터페이스(122)는 모터 제어 신호를 전송하는 신호 라인과 같은 여러 컴포넌트, 그리고 스핀들 모터(160) 및 액추에이터 모터(190)를 구동하는 전력 드라이버 회로를 포함하는 것이 이해될 것이다. 전형적으로 전력 드라이버 회로는 시스템-온-칩(100)과 헤드/디스크 어셈블리(150) 사이에 연결된 전용 집적 회로 칩에서 구현된다. 일반적으로 모터 제어 회로(106)는 판독 및 기록 동작 동안 저장 매체(170)를 회전시키고 자기 헤드(180)를 타겟 위치로 이동시키는 스핀들 모터(160) 및 액추에이터 모터(190)를 제어하는 제어 신호를 생성한다. The motor control circuit 106 is connected to the head / disk assembly 150 via the servo interface 122. It will be appreciated that the servo interface 122 includes various components, such as signal lines, for transmitting motor control signals, and power driver circuitry for driving the spindle motor 160 and the actuator motor 190. Typically, a power driver circuit is implemented in a dedicated integrated circuit chip coupled between the system-on-chip 100 and the head / disk assembly 150. The motor control circuit 106 generally generates a control signal for controlling the spindle motor 160 and the actuator motor 190 that rotates the storage medium 170 and moves the magnetic head 180 to the target position during a read and write operation .

특히, 전형적인 판독 동작 동안, 판독 동작을 수행하기 위한 판독 커맨드 신호는 호스트 인터페이스 커넥터(118)를 통해 수신되고 호스트 인터페이스 제어기(104)를 통해 내부 버스(116)를 거쳐 하드 디스크 제어기(102)로 송신된다. 하드 디스크 제어기(102)는 판독 동작을 수행하기 위한 판독 커맨드 신호를 처리한 다음 제어 신호를 모터 제어 회로(106)에 전송하여 판독 동작을 위한 액추에이터 모터(190) 및 스핀들 모터(160)를 제어한다. 또한, 하드 디스크 제어기(102)는 처리된 판독 신호를 기록 채널 회로(110)로 전송하고, 그런 다음 처리된 판독 신호는 판독 동작을 수행하기 위해 전치 증폭기(130)를 통해 액추에이터 모터(190)로 전송된다. 액추에이터 모터(190)는 모터 제어 회로(106) 및 기록 채널 회로(110)에 의해 생성된 제어 신호에 응답하여 자기 헤드(180)를 저장 매체(170) 상의 타겟 데이터 트랙 위에 위치시킨다. 모터 제어 회로(106)는 또한 하드 디스크 제어기(102)의 지시 하에 저장 매체(170)를 회전시키는 스핀들 모터(160)를 구동하는 제어 신호를 생성한다. 스핀들 모터(160)는 저장 매체(170)를 결정된 회전 속도로 회전시킨다. 본 발명의 일 실시예에서, 모터 제어 회로(106)는 하드 디스크 제어기(102)의 회로 컴포넌트이다. In particular, during typical read operations, a read command signal for performing a read operation is received via the host interface connector 118 and transmitted via the host interface controller 104 via the internal bus 116 to the hard disk controller 102 do. The hard disk controller 102 processes the read command signal for performing the read operation and then transmits the control signal to the motor control circuit 106 to control the actuator motor 190 and the spindle motor 160 for the read operation . The hard disk controller 102 also transmits the processed read signal to the write channel circuitry 110 and the processed read signal is then supplied to the actuator motor 190 via the preamplifier 130 to perform a read operation . The actuator motor 190 places the magnetic head 180 on the target data track on the storage medium 170 in response to the control signal generated by the motor control circuit 106 and the write channel circuitry 110. The motor control circuit 106 also generates a control signal to drive the spindle motor 160 that rotates the storage medium 170 under the direction of the hard disk controller 102. The spindle motor 160 rotates the storage medium 170 at a determined rotational speed. In one embodiment of the invention, the motor control circuit 106 is a circuit component of the hard disk controller 102.

자기 헤드(180)가 타겟 데이터 트랙에 인접하게 위치될 때, 저장 매체(170)가 스핀들 모터(160)에 의해 회전됨에 따라서 저장 매체(170) 상의 데이터를 표현하는 자기 신호가 자기 헤드(180)에 의해 감지된다. 감지된 자기 신호는 저장 매체(170) 상의 자기 데이터를 나타내는 연속의 미세 아날로그 신호(역 판독된 신호)로서 제공된다. 역 판독된 아날로그 신호는 자기 헤드(180)로부터 전치 증폭기 회로(130)를 통해 기록 채널 회로(110)로 전달된다. 전치 증폭기 회로(130)는 저장 매체(170)로부터 액세스된 역 판독된 아날로그 신호를 증폭하며, 기록 채널 회로(110)는 증폭된 역 판독된 아날로그 신호를 디코딩하고 디지털화하여 저장 매체(170)에 원래 기록된 정보를 재현한다. 저장 매체(170)로부터 판독된 데이터는 다음으로 하드 디스크 제어기(102)의 제어하에 호스트 인터페이스 제어기(104) 및 호스트 인터페이스 커넥터(118)를 통해 호스트 시스템 또는 디바이스로 출력된다. As the magnetic head 180 is positioned adjacent the target data track, a magnetic signal representing the data on the storage medium 170 as the storage medium 170 is rotated by the spindle motor 160, Lt; / RTI > The sensed magnetic signal is provided as a continuous fine analog signal (reverse read signal) representative of magnetic data on the storage medium 170. The analog signal that has been read back is transferred from the magnetic head 180 to the write channel circuit 110 via the preamplifier circuit 130. The preamplifier circuit 130 amplifies the backread read analog signal accessed from the storage medium 170 and the write channel circuit 110 decodes and digitizes the amplified backread read analog signal to produce the original Reproduce the recorded information. The data read from the storage medium 170 is then output to the host system or device via the host interface controller 104 and the host interface connector 118 under the control of the hard disk controller 102.

기록 동작은 실질적으로 판독 동작의 반대이다. 예를 들면, 일 실시예에서, 기록 동작을 수행하기 위한 기록 데이터 및 커맨드 신호는 호스트 인터페이스 커넥터(118)를 통해 수신되며, 여기서 기록 신호는 기록 동작을 수행하는 커맨드 및/또는 저장 매체(170)에 기록되는 데이터를 나타낸다. 기록 신호는 호스트 인터페이스 제어기(104)를 통해 하드 디스크 제어기(102)로 전송된다. 하드 디스크 제어기(102)는 기록 동작을 수행하기 위한 기록 신호를 처리한 다음 제어 신호를 모터 제어 회로(106)로 전송하여 액추에이터 모터(190) 및 스핀들 모터(160)를 제어하여 기록 동작을 수행하게 한다. 또한, 하드 디스크 제어기(102)는 처리된 기록 신호(및 포맷된 데이터)를 기록 채널 회로(110)로 송신하며, 이 회로에서 기록될 포맷된 데이터는 인코딩된다. 기록 신호(제어 및 데이터)는 그런 다음 전치 증폭기 회로(130)를 통해 헤드/디스크 어셈블리(150)로 송신되어 데이터를 자기 헤드(180)를 통해 저장 매체(170)에 기록함으로써 기록동작이 수행된다. The write operation is substantially the reverse of the read operation. For example, in one embodiment, write data and command signals for performing a write operation are received via the host interface connector 118, wherein the write signal is a command and / or storage medium 170 that performs a write operation, As shown in FIG. The write signal is transmitted to the hard disk controller 102 via the host interface controller 104. [ The hard disk controller 102 processes a recording signal for performing a recording operation and then transmits a control signal to the motor control circuit 106 to control the actuator motor 190 and the spindle motor 160 to perform a recording operation do. Further, the hard disk controller 102 transmits the processed recording signal (and formatted data) to the recording channel circuit 110, and the formatted data to be recorded in this circuit is encoded. The write signal (control and data) is then transmitted to the head / disk assembly 150 via the preamplifier circuit 130 and the write operation is performed by writing the data to the storage medium 170 via the magnetic head 180 .

도 1의 실시예에서, 랜덤 액세스 메모리(140), 버퍼 메모리(114), 메모리 제어기(108), 및 메모리 버스(120)는 전형적으로 데이터 저장 디바이스에서 실행되는 데이터 캐싱 및 버퍼링 기능을 수행하거나 그렇지 않으면 지원하도록 구성될 뿐만 아니라, 하드 디스크 제어기(102) 및 그에 연결된 다른 컴포넌트의 동작을 제어하는 펌웨어 시퀀스를 저장하고 그 펌웨어에 액세스할 수 있도록 구성된다. 랜덤 액세스 메모리(140)는 시스템-온-칩(100) 및 저장 디바이스(10)의 기타 컴포넌트에 대해 외부 메모리이지만, 그럼에도 저장 디바이스(10)의 내부에 존재한다. 일 실시예에서, 대안의 실시예에서 다양한 다른 형태의 메모리가 사용될 수 있을지라도 랜덤 액세스 메모리(140)는 이중 데이터 속도 동기형 다이나믹 랜덤 액세스 메모리(a double data rate synchronous dynamic random access memory)이다. 1, the random access memory 140, the buffer memory 114, the memory controller 108, and the memory bus 120 typically perform data caching and buffering functions that are performed in the data storage device, It is configured to be able to store and access a firmware sequence that controls the operation of the hard disk controller 102 and other components connected thereto. Random access memory 140 is external memory for system-on-chip 100 and other components of storage device 10, but nevertheless exists within storage device 10. In one embodiment, the random access memory 140 is a double data rate synchronous dynamic random access memory, although various other types of memory may be used in alternative embodiments.

도 1에 도시된 랜덤 액세스 메모리(140), 시스템-온-칩(100) 및 전치 증폭기 회로(130)는 이 용어가 본 명세서에서 이용될 때 "제어 회로"의 일 실시예를 일괄 표현하는 것으로 이해될 것이다. "제어 회로"의 수많은 대안의 실시예는 컴포넌트(100, 130 및 140)의 서브세트 또는 이들 컴포넌트의 하나 이상의 부분을 포함한다. 예를 들면, 시스템-온-칩(100)은 자기 헤드(180)로부터 수신되고 그 자기 헤드에 공급되는 데이터를 처리하는 그리고 저장 매체(170)에 대해 자기 헤드(180)의 위치 설정을 제어하는 "제어 회로"의 일 예로서 간주될 수 있다. 도 1의 저장 디바이스(10) 내 시스템-온-칩(100)의 소정의 동작은 예를 들면, 랜덤 액세스 메모리(140) 및/또는 버퍼 메모리(114)에 저장된 코드를 실행하는 하드 디스크 제어기(102)에 의해 지시될 수 있다. 그래서, 저장 디바이스(10)의 제어 기능 중 적어도 일부는 적어도 부분적으로 소프트웨어 코드의 형태로 구현될 수 있다. The random access memory 140, the system-on-a-chip 100 and the preamplifier circuit 130 shown in Figure 1 collectively represent one embodiment of a "control circuit" when this term is used herein It will be understood. Numerous alternative embodiments of the "control circuit" include a subset of components 100, 130, and 140 or one or more portions of these components. For example, the system-on-chip 100 may be configured to receive data from a magnetic head 180 and to process data supplied to the magnetic head and to control the positioning of the magnetic head 180 relative to the storage medium 170 Can be regarded as an example of "control circuit ". The predetermined operation of the system-on-chip 100 in the storage device 10 of FIG. 1 may be performed by, for example, a random access memory 140 and / or a hard disk controller (not shown) executing code stored in the buffer memory 114 102, < / RTI > Thus, at least some of the control functions of the storage device 10 may be implemented, at least in part, in the form of software code.

또한, 도 1의 실시예가 단일의 집적 회로 칩에서 구현되는 시스템-온-칩(100)의 각종 컴포넌트를 예시하고 있을지라도, 시스템-온-칩(100)은 랜덤 액세스 메모리(140) 또는 전치 증폭기 회로(130)와 같은 다른 집적 회로 또는 그의 일부분을 포함할 수 있다. 더욱이, 하드 디스크 제어기(102), 호스트 인터페이스 제어기(104), 모터 제어 회로(106), 및 마스터 직렬 포트 제어 회로(112)는 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP), 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit, ASIC), 또는 필드-프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array, FPGA), 또는 다른 형태의 집적 회로 아키텍처와 같은 적합한 집적 회로 아키텍처를 이용하여 구현될 수 있다.It should also be appreciated that although the embodiment of FIG. 1 illustrates various components of a system-on-chip 100 implemented in a single integrated circuit chip, the system-on-chip 100 may include a random access memory 140 or preamplifier Other integrated circuits, such as circuitry 130, or portions thereof. Further, the hard disk controller 102, the host interface controller 104, the motor control circuit 106, and the master serial port control circuit 112 may be implemented as a microprocessor, a digital signal processor (DSP), an application specific integrated circuit such as an application-specific integrated circuit (ASIC), or a field-programmable gate array (FPGA), or other types of integrated circuit architectures.

도 1이 저장 매체(170), 자기 헤드(180), 및 위치설정 암(185)의 각각의 단일의 사례를 가지고 본 발명의 실시예를 도시하고 있지만, 본 발명의 대안의 실시예에서, 저장 디바이스(10)는 이러한 또는 다른 드라이브 컴포넌트 중 하나 이상의 다수의 사례를 포함하는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 본 발명의 대안의 실시예에서, 저장 디바이스(10)는 각 저장 디스크가 동일한 속도로 회전하도록 동일한 스핀들에 부착되는 복수의 저장 디스크뿐만 아니라, 하나 이상의 액추에이터에 결합된 복수의 자기 판독/기록 헤드 및 연관된 위치설정 암을 포함한다.Although FIG. 1 illustrates an embodiment of the present invention with a single instance of each of storage medium 170, magnetic head 180, and positioning arm 185, in an alternative embodiment of the present invention, It will be appreciated that the device 10 includes multiple instances of one or more of these or other drive components. For example, in an alternate embodiment of the present invention, the storage device 10 may include a plurality of storage disks attached to the same spindle such that each storage disk rotates at the same speed, as well as a plurality of magnetic read / Recording head and an associated positioning arm.

더욱이, 본 명세서에서 판독/기록 헤드는 이 용어가 통용될 때 별개의 판독 및 기록 헤드의 조합의 형태로 구현될 수 있다고 이해될 것이다. 상세히 말해서, 본 명세서에서 사용되는 "판독/기록"이라는 용어는 판독/기록 헤드가 오직 하나 이상의 판독 헤드만, 오직 하나 이상의 기록 헤드만, 판독과 기록 둘 다를 위해 사용되는 단일의 헤드, 또는 별개의 판독 및 기록 헤드의 조합을 포함할 수 있도록, 판독 및/또는 기록으로서 넓게 해석되는 것으로 의도하고자 한다. 그러한 헤드는 예를 들면, 랩-어라운드형(wrap-around) 또는 사이드-쉴드형(side-shielded) 메인 폴을 가진 기록 헤드, 또는 데이터를 저장 디스크에 대해 판독 및/또는 기록하는데 적합한 다른 형태의 헤드를 포함할 수 있다.Moreover, it will be appreciated that the read / write head herein can be implemented in the form of a combination of separate read and write heads when this term is commonly used. In particular, the term "read / write ", as used herein, refers to a read / write head in which only one or more read heads, only one or more write heads, a single head used for both read and write, Readable < / RTI > and / or writable so as to include a combination of read and write heads. Such a head may be, for example, a recording head having a wrap-around or side-shielded main pole, or another type of head suitable for reading and / or writing data to a storage disk Head.

그 밖에, 도 1에 도시된 바와 같은 저장 디바이스(10)는 통상의 저장 디바이스에서 보통 발견되는 형태의 하나 이상의 요소를 포함하는, 특별히 도시된 구성요소 이외에 또는 그런 구성요소를 대신하여 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 본 기술에서 통상의 지식을 가진 자들에게 잘 이해되는 이러한 통상의 구성요소 및 다른 통상적인 구성요소는 본 명세서에서 상세하게 기술되지 않는다. 도 1에 도시된 구성요소의 특정한 구성은 오직 예시적인 예로서만 나타낸다는 것을 또한 이해하여야 한다. 본 기술에서 통상의 지식을 가진 자들이라면 다양한 다른 저장 디바이스 구성이 본 발명의 실시예를 구현하는데 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. Alternatively, the storage device 10 as shown in FIG. 1 may include other components in addition to, or on behalf of, those components specifically shown, including one or more elements of the type normally found in conventional storage devices. . These conventional components and other conventional components that are well understood by those skilled in the art are not described in detail herein. It should also be appreciated that the specific configuration of the components shown in Figure 1 is shown by way of example only. Those of ordinary skill in the art will appreciate that a variety of different storage device configurations may be used to implement embodiments of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 이용하여 제어기와 전치 증폭기 사이의 직렬 포트 통신을 지원하는 제어 회로를 가진 도 1의 저장 디바이스의 더 상세한 실시예를 예시하는 개략적인 블록도이다. 더 구체적으로, 도 2는 도 1의 저장 디바이스(10) 내의 기록 채널 회로(110), 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132), 전치 증폭기 회로(130), 자기 헤드(180), 아날로그 버스(200), 및 디지털 버스(202)의 실시예를 도시한다. Figure 2 is a schematic diagram illustrating a more detailed embodiment of the storage device of Figure 1 with control circuitry supporting serial port communication between the controller and the preamplifier using a single bidirectional serial data line, in accordance with an embodiment of the present invention. Respectively. More specifically, FIG. 2 illustrates a write channel circuit 110, a master / slave serial port control circuit 112/132, a preamplifier circuit 130, a magnetic head 180, an analog A bus 200, and a digital bus 202. In Fig.

도 2를 참조하면, 아날로그 버스(200)는 기록 채널 회로(110)와 전치 증폭기 회로(130) 사이에서 아날로그 버스(200)를 통한 신호의 전송을 가능하게 해주는 복수의 신호 라인(200-1, 200-2, 200-3, 및 200-4)을 포함한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 신호 라인(200-1, 200-2, 및 200-3)은 저장 디바이스(10)의 판독 동작 동안 판독 데이터(RD1, RD2, RD3)가 아날로그 버스(200)를 통해 전치 증폭기 회로(130)로부터 기록 채널 회로(110)로 전송되는 "판독" 신호 라인이다. 신호 라인(200-4)은 기록 데이터(WD)가 아날로그 버스(200)를 통해 기록 채널 회로(110)로부터 전치 증폭기 회로(130)로 전송되는 "기록" 신호 라인이다. 도 2의 실시예에서, 신호 라인(200-1, 200-2, 200-3, 및 200-4)은 아날로그 버스(200)를 통해 기록 채널 회로(110)와 전치 증폭기 회로(130) 사이에서 전송되는 아날로그 신호(또는 디지털 신호)의 잡음 여유도 및 신호 품질을 보장하는 차동 전송 라인(differential transmission lines)으로서 구현된다. 다른 실시예에서, 신호 라인(200-1, 200-2, 및 200-3)은 특정한 응용 예에 적합한 다른 공통적인 형태의 신호 전송 라인을 이용하여 구현될 수 있다.2, the analog bus 200 includes a plurality of signal lines 200-1, 200-2, and 100-3 that enable transmission of signals through the analog bus 200 between the write channel circuit 110 and the preamplifier circuit 130, 200-2, 200-3, and 200-4. 2, the signal lines 200-1, 200-2, and 200-3 are configured such that read data RD1, RD2, and RD3 during the read operation of the storage device 10 are transferred to the analog bus 200, Signal line that is transmitted from the preamplifier circuit 130 to the write channel circuit 110 via the read channel. The signal line 200-4 is a "write" signal line in which the write data WD is transferred from the write channel circuit 110 to the preamplifier circuit 130 via the analog bus 200. [ 2, the signal lines 200-1, 200-2, 200-3, and 200-4 are coupled between the write channel circuit 110 and the preamplifier circuit 130 via the analog bus 200 Is implemented as differential transmission lines that ensure noise margin and signal quality of the analog signal (or digital signal) being transmitted. In other embodiments, signal lines 200-1, 200-2, and 200-3 may be implemented using other common types of signal transmission lines suitable for a particular application.

기록 채널 회로(110) 및 전치 증폭기 회로(130)는 아날로그 버스(200)를 통해 신호의 전송을 가능하게 해주는 라인 인터페이스 요소인 라인 구동기/수신기(206/207/208)를 포함한다. 예를 들면, 기록 채널 회로(110)는 신호 라인(200-4)을 통해 기록 데이터 신호를 구동하도록 구성된 라인 구동기(206)를 포함하며, 전치 증폭기 회로(130)는 신호 라인(200-4)을 통해 기록 데이터 신호를 구동하도록 구성된 라인 구동기(207)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 기록 데이터(WD) 신호가 본질적으로 실상은 디지털이므로, 라인 구동기/수신기(206/207)는 신호 라인(200-4)를 통한 기록 데이터(WD) 신호의 차동 전송을 지원하는 CML(Current Mode Logic, 전류 모드 로직)을 이용하여 실행될 수 있다. The write channel circuit 110 and the preamplifier circuit 130 include a line driver / receiver 206/207/208 which is a line interface element that enables the transmission of signals through the analog bus 200. For example, the write channel circuit 110 includes a line driver 206 configured to drive a write data signal through a signal line 200-4, and the preamplifier circuit 130 includes a signal line 200-4, Lt; RTI ID = 0.0 > 207 < / RTI > In one embodiment of the present invention, since the write data (WD) signal is essentially digital in nature, the line driver / receiver 206/207 is capable of receiving the write data (WD) (Current Mode Logic, current mode logic).

또한, 전치 증폭기 회로(130)는 각각의 신호 라인(200-1, 200-2, 및 200-3)을 구동하는 라인 구동기(208-1, 208-2 및 208-3)를 포함하는 라인 구동기 회로(208)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 라인 구동기 회로(208)는 각각의 신호 라인(200-1, 200-2, 및 200-3)을 통해 본질적으로 실상은 아날로그인 판독 데이터(RD) 신호를 구동하도록 구성된 아날로그 라인 구동기를 이용하여 실행된다. 일 실시예에서, 신호 라인(200-1, 200-2, 및 200-3)은 기록 채널 회로(110)의 아날로그 "프론트 엔드(front end)" 처리 회로 내에서 VGA(variable gain amplifier) 회로에 각각 연결된다. The preamplifier circuit 130 also includes a line driver (not shown) including line drivers 208-1, 208-2 and 208-3 for driving the respective signal lines 200-1, 200-2, and 200-3. Circuit 208, In one embodiment of the present invention, the line driver circuit 208 is configured to drive the read signal RD through the respective signal lines 200-1, 200-2, and 200-3, And is executed using a configured analog line driver. In one embodiment, the signal lines 200-1, 200-2, and 200-3 are coupled to a variable gain amplifier (VGA) circuit in the analog "front end" processing circuit of the write channel circuit 110 Respectively.

더욱이, 도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 버스(202)는 전치 증폭기 회로(130)의 마스터 직렬 포트 제어 회로(112) 및 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)를 연결하는 단일의 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)으로 구성된다. 도 2의 실시예에서, 단일의 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)은 (제어 데이터 및 커맨드와 같은) 디지털 신호를 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전송하는 고속 비트 스트림을 전송할 수 있도록 하기 위해 차동 전송 라인으로서 구현된다. 다른 실시예에서, 단일의 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)은 특정한 응용 예에 적합한 다른 공통적인 형태의 신호 전송 라인을 이용하여 구현될 수 있다.2, the digital bus 202 is connected to a single bidirectional serial data line (not shown) that couples the master serial port control circuit 112 and the slave serial port control circuit 132 of the preamplifier circuit 130 202-1). In the embodiment of FIG. 2, a single bidirectional serial data line 202-1 may be used to transmit a high-speed bit stream that transmits a digital signal (such as control data and commands) via bidirectional serial data line 202-1 Lt; / RTI > as a differential transmission line. In another embodiment, a single bidirectional serial data line 202-1 may be implemented using other common types of signal transmission lines suitable for a particular application.

직렬 포트 제어 회로(112/132)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, "아웃바운드(outbound)" 방향 또는 "인바운드(inbound)" 방향 중 어느 한 방향으로 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통한 디지털 신호의 양방향 전송을 제어하도록 구성되는 라인 멀티플렉싱 회로(210/212)를 포함한다. 본 명세서에서 사용될 때 "아웃바운드"라는 용어는 일반적으로 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 하드 디스크 제어기(102)로부터 전치 증폭기 회로(130)로의 직렬 비트 스트림 데이터의 데이터 흐름 처리 및 전송 방향을 말하며, 한편 본 명세서에서 사용될 때 "인바운드"라는 용어는 일반적으로 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전치 증폭기 회로(130)로부터 하드 디스크 제어기(102)로의 직렬 비트 스트림 데이터의 데이터 흐름 처리 및 전송 방향을 말한다.The serial port control circuitry 112/132 includes a bidirectional serial data line 202-1 in either "outbound" or "inbound" Lt; RTI ID = 0.0 > 210/212 < / RTI > The term "outbound " as used herein generally refers to data flow processing of serial bitstream data from the hard disk controller 102 to the preamplifier circuit 130 via the bidirectional serial data line 202-1, , While the term "inbound" as used herein generally refers to data flow processing of serial bit stream data from preamplifier circuit 130 to hard disk controller 102 via bidirectional serial data line 202-1 And the transmission direction.

도 2에 추가로 도시된 바와 같이, 기록 채널 회로(110)는 판독 데이터 회로(214) 및 기록 데이터 회로(216)를 더 포함한다. 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)는 PLL(phase-locked loop) 회로(218)와, FIFO(first-in-first-out) 회로(222), 디코더 회로(224) 및 역직렬화기 회로(226)를 포함하는 "인바운드" 데이터 처리 경로와, FIFO 회로(228), 인코더 회로(230) 및 직렬화기 회로(232)를 포함하는 "아웃바운드" 데이터 처리 경로를 더 포함한다. 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)는 제어 로직 회로(234), 증폭기 리셋 제어 회로(236) 및 스위칭 회로(220)를 더 포함한다. 라인 멀티플렉싱 회로(210)는 제어 로직 회로(234)로부터 출력된 방향 제어 신호(+D/-D)에 의해 제어(인에이블/디스에이블)되는 라인 수신기(210-1) 및 라인 구동기(210-2)를 포함한다. 일 실시예에서, 라인 멀티플렉싱 회로(210)는 예를 들면, CML을 이용하여 실행된다. As further shown in FIG. 2, the write channel circuit 110 further includes a read data circuit 214 and a write data circuit 216. The master serial port control circuit 112 includes a phase-locked loop (PLL) circuit 218, a first-in-first-out (FIFO) circuit 222, a decoder circuit 224, and a deserializer circuit 226, Quot; outbound "data processing path that includes an" inbound "data processing path that includes the FIFO circuit 228, encoder circuit 230, and serializer circuit 232, The master serial port control circuit 112 further includes a control logic circuit 234, an amplifier reset control circuit 236 and a switching circuit 220. The line multiplexing circuit 210 includes a line receiver 210-1 and a line driver 210-1 which are controlled (enabled / disabled) by a direction control signal (+ D / -D) output from the control logic circuit 234, 2). In one embodiment, the line multiplexing circuit 210 is implemented using, for example, CML.

(전치 증폭기 회로(130)의) 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)는 PLL 회로(238), 제어 로직 회로(240), 역직렬화기(242) 및 디코더 회로를 포함하는 "아웃바운드" 데이터 처리 경로, 직렬화기 회로(246) 및 인코더 회로(248)를 포함하는 "인바운드" 데이터 처리 경로, 그리고 전치 증폭기 리셋 제어 회로(250)를 포함한다. 라인 멀티플렉싱 회로(212)는 제어 로직 회로(240)로부터 출력된 방향 제어 신호(+D/-D)에 의해 제어(인에이블/디스에이블)되는 라인 구동기(212-1) 및 라인 수신기(212-2)를 포함한다. 일 실시예에서, 라인 멀티플렉싱 회로(212)는 예를 들면, CML을 이용하여 실행된다. The slave serial port control circuitry 132 (of the preamplifier circuit 130) is coupled to the "outbound" data processing path 242, which includes the PLL circuit 238, the control logic circuit 240, the deserializer 242, An "inbound" data processing path that includes a serializer circuit 246 and an encoder circuit 248, and a preamplifier reset control circuit 250. The line multiplexing circuit 212 includes a line driver 212-1 and a line receiver 212-1 which are controlled (enabled / disabled) by a direction control signal (+ D / -D) output from the control logic circuit 240, 2). In one embodiment, the line multiplexing circuitry 212 is implemented using, for example, CML.

전치 증폭기 회로(130)는 플라이 하이트 제어 회로(252), 판독 회로(254, 256 및 258), 기록 회로(260), 및 제어 레지스터 뱅크(262)를 포함한다. 자기 헤드(180)는 간격 센서(180-1), 히터 요소(180-2), 복수의 판독 센서(180-3, 180-4 및 180-5), 및 기록 요소(180-6)를 포함한다. 자기 헤드(180)의 각종 컴포넌트는 본 기술에서 널리 알려진 구조 및 기술을 이용하여 구현될 수 있으며 그래서 그러한 컴포넌트의 상세한 설명은 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요하지 않다.The preamplifier circuit 130 includes a fly height control circuit 252, read circuits 254, 256 and 258, a write circuit 260, and a control register bank 262. The magnetic head 180 includes a gap sensor 180-1, a heater element 180-2, a plurality of read sensors 180-3, 180-4 and 180-5, and a write element 180-6 do. The various components of the magnetic head 180 may be implemented using structures and techniques well known in the art, and a detailed description of such components is not required to understand embodiments of the present invention.

일반적으로, 판독 회로(254, 256 및 258) 및 각각의 판독 센서(180-3, 180-4 및 180-5)는 저장 매체(170)에 저장된 데이터를 나타내는 자기 신호를 판독하고 처리하도록 구성된다. 판독 센서(180-3, 180-4 및 180-5)는 저장 매체(170)에 존재하는 자기 신호를 감지하고, 저장 매체(170)에 저장된 데이터를 나타내는 연속의 미세 아날로그 신호(역 판독된 신호)로서 감지된 자기 신호를 출력하도록 구성된다. 판독 회로(254, 256 및 258)는 판독 센서(180-3, 180-4 및 180-5)를 지원하는 센서 바이어스 소스뿐만 아니라, 판독 센서(180-3, 180-4 및 180-5)로부터 출력된 아날로그 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기를 포함한다. 판독 회로(254, 256 및 258)는 역 판독된 신호를 처리하도록 통상적으로 실행되는 다른 회로를 포함할 수 있다. In general, the read circuits 254, 256 and 258 and the respective read sensors 180-3, 180-4 and 180-5 are configured to read and process the magnetic signals representing the data stored in the storage medium 170 . The read sensors 180-3, 180-4 and 180-5 sense the magnetic signals present in the storage medium 170 and generate continuous fine analog signals representing the data stored in the storage medium 170 To output the sensed magnetic signal. The read circuits 254, 256 and 258 are connected to the read sensors 180-3, 180-4 and 180-5 as well as the sensor bias sources that support the read sensors 180-3, 180-4 and 180-5. And a low noise amplifier for amplifying the output analog signal. The read circuits 254, 256, and 258 may include other circuitry typically implemented to process the readback signal.

도 2는 판독 동작 동안 둘 이상의 판독 센서가 활성 상태로 되는 다차원 기록 매체의 실시예를 도시한다. TDMR(Two Dimensional Magnetic Recording, 이차원 자기 기록)과 같은 다차원 기록 기술은 자기 기록 시스템에서 더 높은 비트 밀도를 지원하기 위해 개발되었다. TDMR 시스템에 따르면, 둘 이상의 판독 헤드가 동일 트랙 (및 인접 트랙)을 소정의 판독 옵셋을 가지고 판독하는데 사용되어, 어느 정도의 간섭 상쇄를 제공한다. TDMR은 데이터 비트가 자기 저장 디스크에서 높은 밀도로 저장되게 해주고, 허용할 수 있는 오차 율로 검색되고 디코딩되게 해주는 효과적인 코딩 및 신호 처리 알고리즘을 사용할 수 있게 해준다. 도 2의 예시적인 실시예에서, 세 개의 판독 센서(180-3, 180-4 및 180-5)는 각기 판독 동작 동안 액티브 상태가 되며, 그럼으로써 역 판독된 복수의 신호(RD1, RD2, 및 RD3)를 출력하며, 이 신호는 동시에 아날로그 버스(200)를 통해 전치 증폭기 회로(130)로부터 기록 채널 회로(110)로 전송된다. Figure 2 illustrates an embodiment of a multi-dimensional recording medium in which two or more read sensors are active during a read operation. Multidimensional recording techniques such as Two Dimensional Magnetic Recording (TDMR) have been developed to support higher bit densities in magnetic recording systems. According to the TDMR system, two or more readheads are used to read the same track (and adjacent tracks) with a predetermined read offset to provide some degree of interference cancellation. TDMR allows the use of efficient coding and signal processing algorithms that allow data bits to be stored at high density on magnetic storage disks and to be retrieved and decoded at an acceptable error rate. In the exemplary embodiment of Figure 2, the three read sensors 180-3, 180-4 and 180-5 are each in an active state during a read operation so that a plurality of signals RD1, RD2, RD3 which are simultaneously transmitted from the preamplifier circuit 130 to the write channel circuit 110 via the analog bus 200. [

기록 채널 회로(110)에서, 판독 데이터 회로(214)는 역 판독 신호(RD1, RD2, 및 RD3)를 동시에 수신하고 처리한다. 판독 데이터 회로(214)는 아날로그 역 판독 신호(RD1, RD2, 및 RD3)를 조절하고 디지털화하며, 원래 기록된 데이터의 디지털 표현을 추출하는 각종 형태의 회로를 포함한다. 예를 들면, 판독 데이터 회로(214)는 전치 증폭기 회로(130)로부터 수신된 역 판독 신호(RD1, RD2, 및 RD3)를 널리 알려진 회로 및 아날로그 신호 처리 기술을 이용하여 처리하는 아날로그 신호용 프론트-엔드 회로를 포함한다. 판독 데이터 회로(214)는 아날로그 신호를 디지털화하는 아날로그-디지털 변환기 회로, 및 기록 채널에 공통적으로 포함되어 디지털화된 역 판독 신호를 처리하고 디코딩하며 저장 매체에 원래 기록된 디지털 데이터를 재현하기 위한 데이터 등화 회로, 데이터 검출 회로, 데이터 디코딩 회로, 데이터 역직렬화 회로, 클럭 복구 회로, 및 기타 형태의 회로와 같은 기타 회로를 더 포함하며, 이에 관한 세부사항은 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요하지 않다.In the write channel circuit 110, the read data circuit 214 receives and processes the reverse read signals RD1, RD2, and RD3 simultaneously. The read data circuit 214 includes various types of circuitry to condition and digitize analog reverse read signals RD1, RD2, and RD3 and to extract a digital representation of the originally written data. For example, the read data circuit 214 may be configured to receive the reverse read signals RD1, RD2, and RD3 received from the preamplifier circuit 130 using well known circuitry and analog signal processing techniques, Circuit. The read data circuit 214 includes an analog-to-digital converter circuit for digitizing an analog signal, and a data equalization circuit 210 for processing and decoding the digitized reverse read signal commonly included in the write channel and for reproducing the digital data originally recorded on the storage medium Circuitry, data detection circuitry, data decoding circuitry, data deserialization circuitry, clock recovery circuitry, and other circuitry such as other types of circuitry, and the details of which are set forth and described in connection with the embodiments of the invention described herein Not necessary.

기록 채널 회로(110)에서 기록 데이터 회로(216)는 저장 매체(170)에 기록되는 기록 데이터를 (내부 버스(116)로부터) 수신하고, 기록 데이터를 역직렬화하고, 인코딩하고, 기록 선보상하며 그렇지 않으면 저장 매체(170)에 기록될 수 있는 형태로 변환하도록 구성된다. 기록 데이터 회로(216)는 아날로그 버스(200)를 통해 전치 증폭기 회로(130)로 전송하기 위한 인코딩된 기록 데이터(WD)를 출력한다. 전치 증폭기 회로(130)에서, 기록 회로(260)는 인코딩된 기록 데이터(WD)를 수신하며 희망에 따라 저장 매체(170)에 기록하기 위해 인코딩된 기록 데이터(WD)를 추가 처리한다. 기록 회로(260)는 또한 저장 매체(170)에 기록을 위해 자기 헤드(180) 내 기록 요소(180-6)를 구동하도록 구성된다.In the write channel circuit 110, the write data circuit 216 receives the write data (from the internal bus 116) that is written to the storage medium 170, deserializes the write data, encodes it, Or otherwise convertible into a form that can be recorded on the storage medium 170. The write data circuit 216 outputs the encoded write data WD for transmission to the preamplifier circuit 130 via the analog bus 200. [ In the preamplifier circuit 130, the recording circuit 260 receives the encoded recording data WD and further processes the encoded recording data WD for recording in the storage medium 170 as desired. The write circuit 260 is also configured to drive the write element 180-6 in the magnetic head 180 for writing to the storage medium 170. [

플라이 하이트(fly height) 제어 회로(252)는 자기 헤드(180)와 저장 매체(170)의 표면의 간격(또는 플라이 하이트)을 제어 가능하게 조절하도록 구성된다. 일반적으로, 플라이 하이트 제어 회로(252), 간격 센서(spacing sensor)(180-1), 및 히터 요소(180-2)는 기록 채널 회로(110)의 구성요소 및 하드 디스크 제어기(102) 내에서 동작하는 펌웨어와 연동하여, 공지된 기술을 이용하여, 고밀도 기록에 필요한 헤드-디스크 간격을 일정하고 낮게 유지시키도록 구성된다.The fly height control circuit 252 is configured to controllably adjust the spacing (or fly height) of the surfaces of the magnetic head 180 and the storage medium 170. In general, the fly height control circuit 252, the spacing sensor 180-1, and the heater element 180-2 are coupled to the components of the write channel circuit 110 and to the hard disk controller 102 In conjunction with the operating firmware, it is configured to keep the head-to-disk spacing required for high-density recording constant and low, using known techniques.

일반적으로, 직렬 포트 제어 회로(112/132)는 디지털 신호를 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전치 증폭기 회로(130)를 향한 "아웃바운드" 방향 또는 전치 증폭기 회로(130)로부터 나오는 "인바운드" 방향 중 어느 한 방향으로 선택적으로 전송하도록 구성된 마스터/슬레이브 제어 프레임워크를 구현한다. 직렬 포트 제어 회로(112/132) 및 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)은 전치 증폭기 레지스터 셋업 및 액세스 동작뿐만 아니라, 문의 기능(interrogation functions)을 수행하도록 이용되는 고속의 양방향 직렬 포트 프레임워크를 제공한다. 다른 실시예에서, 고속의 양방향 직렬 포트 프레임워크는 전용의 가수부 라인(204) 및 전치 증폭기 회로(130)에서 레지스터 액세스 및 시퀀싱 기능을 제어하는 다른 전용의 직렬 포트 제어 라인에 의해 전통적으로 수행되는 제어 기능을 사용하는데 또한 사용될 수 있다.In general, the serial port control circuitry 112/132 outputs a digital signal via the bidirectional serial data line 202-1 in the "outbound" direction towards the preamplifier circuit 130 or the " Inbound "direction as well as a " inbound " direction. The serial port control circuitry 112/132 and the bidirectional serial data line 202-1 provide a high speed bidirectional serial port framework used to perform preamplifier register setup and access operations as well as interrogation functions do. In another embodiment, a high-speed bidirectional serial port framework is traditionally performed by dedicated exclusive-side line 204 and another dedicated serial port control line that controls register access and sequencing functions in preamplifier circuit 130 It can also be used to use control functions.

예를 들면, 디지털 신호를 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 "아웃바운드" 방향으로 전치 증폭기 회로(130)로 전송하기 위하여, (제어 로직 회로(234/240)로부터 출력된) 방향 제어 신호(+D/-D)는 로직 "1"로 설정되는데, 이는 라인 구동기(210-2) 및 라인 수신기(212-2)를 인에이블시키고 라인 수신기(210-1) 및 라인 구동기(212-1)를 디스에이블시킨다. 그 결과로서, 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)는 디지털 신호를 전치 증폭기 회로(130)로 전송하는 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)의 제어를 맡는다. 한편, 디지털 신호를 전치 증폭기 회로(130)로부터 "인바운드" 방향으로 전송하기 위하여, 방향 제어 신호(+D/-D)신호는 로직 "0"로 설정되는데, 이는 라인 구동기(210-2) 및 라인 수신기(212-2)를 디스에이블시키고 라인 구동기(212-1) 및 라인 수신기(210-1)를 인에이블시킨다. 그 결과로서, 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)는 디지털 신호를 전치 증폭기 회로(130)로부터 전송하는 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)의 제어를 맡는다. For example, to direct the digital signal to the preamplifier circuit 130 in the "outbound" direction via the bidirectional serial data line 202-1, the directional control (output from the control logic circuit 234/240) Signal + D / -D is set to logic "1 ", which enables the line driver 210-2 and the line receiver 212-2 and the line receiver 210-1 and the line driver 212- 1). As a result, the master serial port control circuit 112 takes charge of controlling the bidirectional serial data line 202-1, which transfers the digital signal to the preamplifier circuit 130. [ On the other hand, in order to transmit a digital signal from the preamplifier circuit 130 in the "inbound" direction, the direction control signal (+ D / -D) signal is set to a logic "0 " Disables line receiver 212-2 and enables line driver 212-1 and line receiver 210-1. As a result, the slave serial port control circuit 132 takes charge of controlling the bidirectional serial data line 202-1, which transmits the digital signal from the preamplifier circuit 130. [

마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)에서, PLL 회로(218)는 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)의 각종 회로 컴포넌트(222, 224, 226, 228, 230, 232 및 234)의 동작을 제어하는 클럭 신호(CLK1)를 생성하도록 구성된다. 클럭 신호(CLK1)는 스위칭 회로(220)의 출력으로부터 PLL 회로(218)의 기준 입력 포트로 인가되는 기준 클럭 신호(REF)에 기초하여 생성된다. 특히, 기준 클럭 신호(REF)는 스위칭 회로(220)의 입력에서 인가되는 복수의 여러 기준 신호 중 하나로서, 직렬 포트 제어 회로(112/132)가 직렬 데이터 스트림을 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전치 증폭기 회로(130)를 향한 "아웃바운드" 방향 또는 전치 증폭기 회로(130)로부터의 "인바운드" 방향으로 전송하는지에 따라서 스위칭 회로(220)로부터 선택적으로 출력되는 복수의 여러 기준 신호 중 하나이다. In the master serial port control circuit 112, the PLL circuit 218 receives a clock signal for controlling the operation of the various circuit components 222, 224, 226, 228, 230, 232 and 234 of the master serial port control circuit 112 (CLK1). The clock signal CLK1 is generated based on the reference clock signal REF applied from the output of the switching circuit 220 to the reference input port of the PLL circuit 218. [ In particular, the reference clock signal REF is one of a plurality of reference signals applied at the input of the switching circuit 220, such that the serial port control circuit 112/132 outputs the serial data stream to the bidirectional serial data line 202-1 Of the plurality of reference signals selectively output from the switching circuit 220 depending on whether the signals are transmitted in the "outbound" direction toward the preamplifier circuit 130 or the "inbound & It is one.

예를 들면, 도 2의 실시예에서, 스위칭 회로(220)는 내부 버스(116)를 통해 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)로 전송되는 비트 레이트 클럭 신호(Bit_Clock)를 수신하도록 구성된 제 1 입력 포트를 포함한다. 일 실시예에서, 비트 레이트 클럭 신호(Bit_Clock)는 하드 디스크 제어기(102)(도 1) 내 마스터 PLL 회로에 의해 생성되어 내부 버스(116)를 통해 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)로 전송되는 클럭 신호이다. 비트 레이트 클럭 신호(Bit_Clock)는 고정되거나 프로그램가능하며, 본 기술에서 통상의 지식을 가진 자들에게 공지된 다양한 기술 중 하나를 이용하여 생성될 수 있다. 또한, 스위칭 회로(220)는 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 "인바운드" 방향으로 전치 증폭기 회로(130)로부터 전송되는 직렬 비트 스트림을 수신하도록 구성된 제 2 입력 포트를 포함한다. 2, the switching circuit 220 includes a first input port (not shown) configured to receive a bit rate clock signal (Bit_Clock) that is transmitted to the master serial port control circuit 112 via an internal bus 116, . In one embodiment, the bit rate clock signal Bit_Clock is generated by a master PLL circuit in the hard disk controller 102 (FIG. 1) and transmitted to the master serial port control circuit 112 via the internal bus 116 Signal. The bit rate clock signal Bit_Clock is fixed or programmable and can be generated using any of a variety of techniques known to those of ordinary skill in the art. In addition, the switching circuit 220 includes a second input port configured to receive a serial bit stream transmitted from the preamplifier circuit 130 in the "inbound" direction via the bidirectional serial data line 202-1.

아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 스위칭 회로(220)는 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)가 디지털 신호를 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 "아웃바운드" 방향으로 전치 증폭기 회로(130)로 전송하고 있을 때 제어 로직 회로(234)에 의해 비트 레이트 클럭 신호(Bit_Clock)를 기준 클럭 신호(REF)로서 PLL 회로(218)에 선택적으로 출력하도록 제어된다. "아웃바운드" 전송 동안, PLL 회로(218)는 포트 비트 레이트 클럭 신호(Bit_Clock)의 위상/주파수에 고정되는 위상/주파수를 갖는 클럭 신호(CLK1)를 생성하며, 여기서 클럭 신호(CLK1)는 디지털 신호를 인코딩하고 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전치 증폭기 회로(130)로 전송하기 위한 기능을 제어하는데 사용된다. 이와 관련하여, "아웃바운드" 데이터 처리/전송의 주파수는 정밀하게 포트 비트 레이트 클럭 신호(Bit_Clock)에 의해 설정된다.As will be described in more detail below, the switching circuit 220 is configured such that the master / slave serial port control circuit 112/132 outputs the digital signal to the " outbound "direction through the bidirectional serial data line 202-1, To the PLL circuit 218 as the reference clock signal REF by the control logic circuit 234 when transmitting the bit rate clock signal Bit_Clock to the circuit 130. [ During an "outbound" transmission, the PLL circuit 218 generates a clock signal CLK1 having a phase / frequency fixed to the phase / frequency of the port bitrate clock signal Bit_Clock, wherein the clock signal CLK1 is digital Is used to control the function to encode the signal and transmit it to the preamplifier circuit 130 via the bidirectional serial data line 202-1. In this regard, the frequency of "outbound" data processing / transmission is precisely set by the port bit rate clock signal (Bit_Clock).

한편, 직렬 포트 제어 회로(112/132)가 디지털 신호를 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 "인바운드" 방향으로 전치 증폭기 회로(130)로부터 전송하고 있을 때, 스위칭 회로(220)는 제어 로직 회로(234)에 의해 전치 증폭기 회로(130)로부터 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 PLL 회로(218)로부터 수신되는 직렬 비트 스트림을 PLL 회로(218)에 입력되는 기준 클럭 신호(REF)로서 선택적으로 출력하도록 제어된다. "인바운드" 전송 동안, PLL 회로(218)는 전치 증폭기 회로(130)로부터 전송된 직렬 데이터 스트림의 위상/주파수에 고정되는 위상/주파수를 갖는 클럭 신호(CLK1)를 생성하는데, 이 클럭 신호(CLK1)는 전치 증폭기 회로(130)로부터 수신되는 직렬 비트 스트림을 수신하고 디코딩하는데 사용된다.On the other hand, when the serial port control circuit 112/132 is transmitting a digital signal from the preamplifier circuit 130 in the "inbound" direction through the bidirectional serial data line 202-1, The serial bit stream received from the PLL circuit 218 via the bidirectional serial data line 202-1 from the preamplifier circuit 130 by the logic circuit 234 is supplied to the PLL circuit 218 via the reference clock signal REF As shown in Fig. During the "inbound" transmission, the PLL circuit 218 generates a clock signal CLK1 having a phase / frequency that is fixed to the phase / frequency of the serial data stream transmitted from the preamplifier circuit 130, Is used to receive and decode the serial bit stream received from the preamplifier circuit 130. [

"마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)의 "아웃바운드" 데이터 처리 경로에서, FIFO 회로(228)는 내부 버스(116)를 통해, 예를 들면, 하드 디스크 제어기(102)(도 1)로부터 수신되는 디지털 정보 신호(예를 들면, 레지스터 데이터의 바이트, 제어 문자 등)을 수신하고 일시적으로 저장하도록 구성된다. 본 발명의 일 실시예에서, FIFO 회로(228)는 n-문자 당 9-비트의 FIFO 버퍼이며, 여기서 각 문자(바이트)는 8-비트이며 9번째 비트(최상위 비트(most significant bit))는 Flag Bit(플래그 비트)로서 사용된다. 아래에서 도 4를 참조하여 더 상세히 설명되는 바와 같이, 예를 들면, Flag Bit는 예를 들어, "인바운드" 전송이 하드 디스크 제어기(102)에 의해 요청되는 제어 로직 회로(234)를 가리키는 지시자(예를 들면, 로직 "1"로 설정됨)로서 사용되며, Flag Bit의 어써션(assertion)은 전치 증폭기 회로(130)로 하여금 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)의 제어를 맡게 하여 요청한 대로 정보를 하드 디스크 제어기(102)로 전송하게 하는 동작 시퀀스(예를 들면, "방향 전환' 제어 문자의 생성)를 표시한다.In the "outbound" data processing path of the master serial port control circuit 112, the FIFO circuit 228 is coupled to the internal bus 116 via the internal bus 116, for example, from the hard disk controller 102 The FIFO circuit 228 is configured to receive and temporarily store digital information signals (e.g., bytes of register data, control characters, etc.). In one embodiment of the present invention, the FIFO circuit 228 includes a 9- Buffer, where each character (byte) is 8-bit and the ninth bit (most significant bit) is used as a Flag Bit (flag bit). As will be described in more detail below with reference to Figure 4 For example, the Flag Bit may be used as an indicator (e.g., set to logic "1 ") indicating an" inbound "transmission to control logic circuitry 234 requested by hard disk controller 102 And the assertion of the Flag Bit is used in the preamplifier (E. G., The generation of a "redirecting control character ") that causes the circuit 130 to take control of the bidirectional serial data line 202-1 and transmit information to the hard disk controller 102 as requested, .

또한, 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)의 "아웃바운드" 데이터 처리 경로에서, 인코더 회로(230)는 FIFO 회로(228)에 저장된 디지털 정보 신호에 액세스하고 인코딩하도록 구성된다. 직렬화기 회로(232)는 인코딩된 디지털 정보 신호를 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전치 증폭기 회로(130)로 전송하기 위해 (제어 및/또는 데이터 문자의) 직렬 비트 스트림으로 직렬화하도록 구성된다.In addition, in the "outbound" data processing path of the master serial port control circuit 112, the encoder circuitry 230 is configured to access and encode the digital information signals stored in the FIFO circuitry 228. The serializer circuit 232 is configured to serialize the encoded digital information signal to a serial bit stream (of control and / or data characters) for transmission to the preamplifier circuit 130 via the bidirectional serial data line 202-1 do.

뿐만 아니라, 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)의 "아웃바운드" 데이터 처리 경로에서, 역직렬화기(242)는 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 수신되는 직렬 비트 스트림을 역직렬화하도록 구성되며, 디코더 회로(244)는 역직렬화기(242)로부터 출력되는 역직렬화된 비트 스트림을 디코딩하도록 구성된다. 디코더 회로(244)로부터 출력되는 디코딩된 데이터는 병렬 데이터 버스(264)를 통해 제어 레지스터 뱅크(262)로 전송되고, 예를 들면, 제어 레지스터 뱅크(262) 내 하나 이상의 타겟 레지스터에 기록된다.In addition, in the "outbound" data processing path of the slave serial port control circuit 132, the deserializer 242 is configured to deserialize the serial bit stream received via the bidirectional serial data line 202-1 , The decoder circuit 244 is configured to decode the deserialized bit stream output from the deserializer 242. The decoded data output from the decoder circuit 244 is transferred to the control register bank 262 via the parallel data bus 264 and written to one or more target registers, for example, in the control register bank 262.

슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)의 "인바운드" 데이터 처리 경로에서, 인코더 회로(248)는 디지털 정보 신호를 인코딩하도록 구성된다. 디지털 정보 신호는 예를 들면, 병렬 데이터 버스(266)를 통해 제어 레지스터 뱅크(262)의 하나 이상의 레지스터로부터 판독되는 레지스터 데이터의 하나 이상의 바이트일 수 있다. 직렬화기 회로(246)는 (인코더 회로(248)로부터 출력되는) 인코딩된 디지털 신호를 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통한 전송을 위해 직렬 비트 스트림으로 직렬화하도록 구성된다.In the "inbound" data processing path of the slave serial port control circuit 132, the encoder circuit 248 is configured to encode the digital information signal. The digital information signal may be, for example, one or more bytes of register data read from one or more registers of the control register bank 262 via the parallel data bus 266. The serializer circuit 246 is configured to serialize the encoded digital signal (output from the encoder circuit 248) into a serial bit stream for transmission over the bidirectional serial data line 202-1.

더욱이, 마스터 직렬 포트 제어 회로(112)의 "인바운드" 데이터 처리 경로에서, 역직렬화기 회로(226)는 전치 증폭기 회로(130)로부터 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)를 통해 수신되는 직렬 비트 스트림을 역직렬화하도록 구성된다. 디코더 회로(224)는 역직렬화된 비트 스트림을 데이터 바이트로 디코딩하도록 구성되며, 이 데이터 바이트는 예를 들면, 하드 디스크 제어기(102)에 의한 나중의 액세스를 위해 FIFO 회로(222)에 일시적으로 저장된다. PLL 회로(218) 및 역직렬화기 회로(226)는 서로 함께 동작하여 적절한 CDR(clock-data-recovery, 클럭-데이터-복구) 기술을 이용하여 직렬 비트 스트림을 병렬 데이터로 변환한다. Further, in the "inbound" data processing path of the master serial port control circuit 112, the deserializer circuit 226 receives the serial bit stream < RTI ID = 0.0 > To deserialize. The decoder circuit 224 is configured to decode the deserialized bit stream into data bytes that are temporarily stored in the FIFO circuit 222 for later access by, for example, the hard disk controller 102 do. The PLL circuit 218 and deserializer circuit 226 work together to convert the serial bit stream into parallel data using appropriate clock-data-recovery (CDR) techniques.

슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)에서, PLL 회로(238)는 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)의 각종 회로 컴포넌트(240, 242, 244, 246, 및 248)의 동작을 제어하는 클럭 신호(CLK2)를 생성하도록 구성된다. 직렬 포트 제어 회로(112/132)가 직렬 비트 스트림을 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전치 증폭기 회로(130)로 "아웃바운드" 방향으로 전송하도록 구성될 때, PLL 회로(238)는 입력으로서, 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 수신되는 "아웃바운드" 직렬 비트 스트림을 수신하고 위상/주파수를 교정하여 수신된 직렬 비트 스트림의 위상/주파수에 "고정된" 위상/주파수를 갖는 클럭 신호(CLK2)를 생성한다. "아웃바운드" 전송 동안, 클럭 신호(CLK2)는 역직렬화기(242) 및 디코더 회로(244)에 의해 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전치 증폭기 회로(130)로 전송되는 디지털 신호를 수신하고 디코딩하도록 사용된다. In the slave serial port control circuit 132, the PLL circuit 238 receives a clock signal CLK2 that controls the operation of the various circuit components 240, 242, 244, 246, and 248 of the slave serial port control circuit 132, . When the serial port control circuit 112/132 is configured to transmit the serial bit stream in the " outbound "direction to the preamplifier circuit 130 via the bidirectional serial data line 202-1, the PLL circuit 238 As an input, an "outbound" serial bit stream received via a bidirectional serial data line 202-1 is received and the phase / frequency is calibrated to produce a "fixed" phase / frequency to the phase / frequency of the received serial bit stream And generates a clock signal CLK2. During an "outbound" transmission, the clock signal CLK2 is supplied to the pre-amplifier circuit 130 via the bidirectional serial data line 202-1 by the deserializer 242 and the decoder circuit 244, Receive and decode.

한편, 직렬 포트 제어 회로(112/132)가 디지털 신호를 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전치 증폭기 회로(130)로부터 "인바운드" 방향으로 전송하도록 구성될 때, 제어 로직 회로(240)는 PLL 회로(238)로 하여금 위상 및 주파수 조절을 중단하고 클럭 신호(CLK2)를 "고정(static)" 클럭 신호로서 유지하게 하는 제어 신호(Hold)를 생성한다(즉, 클럭 신호(CLK2)는 제어 신호(Hold)가 어써트되었을(asserted) 시점에 존재하는 클럭 신호(CLK2)의 동일 위상/주파수로 유지된다). 다시 말해서, 제어 신호(Hold)가 어써트될 때, PLL 회로(238)의 위상/주파수 교정은 중단되며, 그럼으로써 PLL 회로(238)의 전압-제어 발진기(a voltage-controlled oscillator, VCO)가 이전에 수신된 "아웃바운드" 직렬 비트 스트림의 공칭 보 속도(a nominal baud rate)로 "프리휠(freewheel)"하도록 한다. 이와 관련하여, 디지털 신호를 "인바운드" 방향으로 전송할 때, 클럭 신호(CLK2)는 일정한 위상/주파수로 유지되며 인코더 회로(248) 및 직렬화기 회로(246)에 의해 디지털 신호를 인코딩하고, 직렬화하고 그리고 전치 증폭기 회로(130)로부터 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전송하도록 사용된다.On the other hand, when the serial port control circuit 112/132 is configured to transmit the digital signal in the "inbound" direction from the preamplifier circuit 130 via the bidirectional serial data line 202-1, Generates a control signal Hold that causes the PLL circuit 238 to stop adjusting the phase and frequency and keep the clock signal CLK2 as a "static" clock signal (i.e., the clock signal CLK2 is / RTI > is maintained at the same phase / frequency of the clock signal CLK2 present at the time the control signal Hold is asserted). In other words, when the control signal Hold is asserted, the phase / frequency calibration of the PLL circuit 238 is stopped so that a voltage-controlled oscillator (VCO) of the PLL circuit 238 Freewheel "to a nominal baud rate of a previously received" outbound "serial bit stream. In this regard, when transmitting a digital signal in the "inbound" direction, the clock signal CLK2 is held at a constant phase / frequency and the digital signal is encoded, serialized by the encoder circuit 248 and the serializer circuit 246 And from the preamplifier circuit 130 via bidirectional serial data line 202-1.

본 발명의 일 실시예에서, PLL 회로(238)는 아래에서 도 5를 참조하여 더 상세하게 논의되는 아날로그 PLL 프레임워크를 사용하여 구현된다. PLL 회로(238)의 아날로그 실시예는 전형적으로 데이터 저장 디바이스용 전치 증폭기의 제조에 사용되는 많은 아날로그 중심의 BiCMOS 프로세스에서 제한된 디지털 역량을 인식하는데 (디지털 실시예를 대신하여) 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서, PLL 회로(238)는 디지털 PLL 프레임워크를 사용하여 구현될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the PLL circuit 238 is implemented using an analog PLL framework discussed in more detail below with reference to FIG. The analog embodiment of the PLL circuit 238 can be used to recognize a limited digital capability (instead of a digital embodiment) in many analog-centric BiCMOS processes typically used in the manufacture of preamplifiers for data storage devices. However, in another embodiment of the present invention, the PLL circuit 238 may be implemented using a digital PLL framework.

본 발명의 일 실시예에서, 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)의 인코더 회로(230및 248) 및 디코더 회로(224및 244)는 8B/10B 코딩 프로토콜을 이용하여 인코딩 및 디코딩 기능을 수행한다. 본 기술에서 공지된 바와 같이, 8B/10B 코딩 프로토콜은 8-비트 데이터 바이트가 10-비트 전송 문자로 변환되는 직렬 비트 스트림 전송 프로토콜이다. 특히, 8B/10B 코딩 시, 데이터 바이트(8-비트 데이터)는 d,k=0,4 제약을 준수하는 1024개의 가능한 10-비트 코드 문자 중에서 256 중 하나를 이용하여 인코딩된다. 8B/10B 코드의 k=4 제약은 클럭이 인코딩된 데이터 스트림으로부터 확실하게 추출될 수 있게 한다. 8B/10B 코드의 dc 스펙트럼 널 특성은 본 발명의 실시예에서 구현될 수 있거나 구현되지 않을 수 있다. 제어 및 프레이밍 문자는 나머지 10-비트 심볼로부터 선택된다. 예를 들면, 어써트된 Flag Bit에 응답하여 생성되는 "방향 전환(direction switch)" 제어 신호는 사전에 정의된 8B/10B 제어 문자일 수 있다. "아웃바운드" 전송에서, 8B/10B 코딩은 필수적으로 내장된 클럭을 제공하는데, 직렬 비트 스트림에서 매 10 비트는 하나의 8B/10B 데이터 또는 제어 문자를 나타낸다.In one embodiment of the present invention, the encoder circuits 230 and 248 and decoder circuits 224 and 244 of the master / slave serial port control circuit 112/132 use the 8B / 10B coding protocol to perform encoding and decoding functions . As is known in the art, the 8B / 10B coding protocol is a serial bitstream transmission protocol in which 8-bit data bytes are converted to 10-bit transmission characters. In particular, in 8B / 10B coding, the data bytes (8-bit data) are encoded using one of 256 of 1024 possible 10-bit code characters conforming to the d, k = 0,4 constraint. The k = 4 constraint of the 8B / 10B code allows the clock to be reliably extracted from the encoded data stream. The dc spectral null characteristics of the 8B / 10B code may or may not be implemented in embodiments of the present invention. The control and framing characters are selected from the remaining 10-bit symbols. For example, the "direction switch" control signal generated in response to the asserted Flag Bit may be a predefined 8B / 10B control character. In an "outbound" transmission, 8B / 10B coding essentially provides an embedded clock, where every 10 bits in a serial bitstream represents one 8B / 10B data or control character.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 이용하여 제어기와 전치 증폭기 사이에서 직렬 포트 통신을 구현하는 방법의 흐름도이다. 더 구체적으로, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 제어기와 전치 증폭기 사이에서 선택적으로 디지털 신호를 전송하는 직렬 포트를 제어하는 방법을 예시한다. 일반적으로, 직렬 포트를 제어하는 방법은 직렬 비트 스트림을 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 제어기로부터 전치 증폭기로 전송하는 과정(블록(300))과, 전치 증폭기에서 위상-고정 루프를 사용하여 클럭 신호 - 클럭 신호는 제어기로부터 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 전송되는 직렬 비트 스트림의 비트 속도에 기초하여 생성됨 - 를 생성하는 과정(블록(302))과, 전치 증폭기에서 클럭 신호를 이용하여 제어기로부터 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 전송되는 직렬 비트를 수신하고 역직렬화하는 과정(블록(304))을 포함한다.3 is a flow diagram of a method for implementing serial port communication between a controller and a preamplifier using a single bidirectional serial data line, in accordance with an embodiment of the present invention. More specifically, Figure 3 illustrates a method of controlling a serial port that selectively transmits a digital signal between a controller and a preamplifier via a bidirectional serial data line, in accordance with an embodiment of the present invention. In general, a method of controlling a serial port includes transmitting a serial bit stream from a controller to a preamplifier via a bidirectional serial data line (block 300), and using a phase-locked loop in a preamplifier to generate a clock signal- (Block 302) generating a signal from a controller based on a bit rate of a serial bit stream transmitted over a bidirectional serial data line, and generating a bidirectional serial data line from the controller using a clock signal in the preamplifier (Block 304) receiving and deserializing the serial bits that are transmitted over the link.

앞에서 논의된 것처럼 도 1 및 도 2의 예시적인 실시예의 맥락에서, 블록(300, 302, 304)의 프로세스 흐름은 디지털 정보 신호(예를 들면, 레지스터 어드레스 정보 및 레지스터 데이터)가 전치 증폭기 회로(130)로 "아웃바운드" 방향으로 전송되는 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)의 동작 모드에 해당한다. 한편, (아래에서 논의되는 바와 같은) 블록(306, 308, 310 및 312)의 프로세스 흐름은 예를 들면, 직렬 포트 "방향 전환"이 디지털 정보 신호(예를 들면, 레지스터 데이터)를 전치 증폭기 회로(130)로부터 하드 디스크 제어기(102)로의 "인바운드" 방향으로 전송하도록 실시되는 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)의 동작 모드에 해당한다.As discussed above, in the context of the exemplary embodiment of Figures 1 and 2, the process flow of blocks 300, 302, 304 is such that a digital information signal (e.g., register address information and register data) To the master / slave serial port control circuit 112/132 in the "outbound" direction. On the other hand, the process flow of blocks 306, 308, 310, and 312 (as discussed below) may be performed by, for example, Slave serial port control circuit 112/132, which is implemented to transmit in the "inbound" direction from the host controller 130 to the hard disk controller 102.

더 구체적으로, 도 3을 참조하면, 직렬 포트를 제어하는 방법은 방향 전환 제어 신호를 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 전치 증폭기로 전송하는 과정(블록(306))을 더 포함한다. 전치 증폭기에 의한 방향 전환 제어 신호를 검출한 다음, 전치 증폭기는 (본 명세서에서 Hold 신호라고 지칭되는) 제어 신호를 생성하여 전치 증폭기의 위상-고정 루프 회로의 위상 및 주파수 조절을 중단하고 전치 증폭기의 위상-고정 루프로부터 출력된 고정 클럭 신호를 유지한다(블록(308)). 그런 다음 전치 증폭기는 디지털 신호를 전치 증폭기로부터 제어기로 전송하는 양방향 직렬 데이터 라인의 제어를 맡는다(블록(310)). 고정 클럭 신호는 데이터를 직렬화하고 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 전치 증폭기로부터 제어기로 전송하는데 사용된다(블록(312)).More specifically, referring to FIG. 3, a method of controlling a serial port further includes transmitting a redirect control signal to a preamplifier via a bidirectional serial data line (block 306). After detecting the directional switching control signal by the preamplifier, the preamplifier generates a control signal (referred to herein as the Hold signal) to stop the phase and frequency regulation of the phase-locked loop circuit of the preamplifier, And holds the fixed clock signal output from the phase-locked loop (block 308). The preamplifier then takes control of the bidirectional serial data line that transfers the digital signal from the preamplifier to the controller (block 310). The fixed clock signal is used to serialize the data and transmit it from the preamplifier to the controller via the bidirectional serial data line (block 312).

예시적인 목적을 위해, 도 3의 방법의 더 상세한 실시예는 아래에서 도 4에 도시된 타이밍도를 참조하여 더 상세하게 논의될 것이며, 여기서 도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 이용하여 제어기와 전치 증폭기 사이에서 선택적으로 디지털 신호를 전송하는 직렬 포트를 제어하는 방법을 개략적으로 예시한다. 더욱이, 도 3 및 도 4의 실시예는 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통한 디지털 신호의 양방향 전송을 제어하는 직렬 포트 제어 회로(112/132)의 동작 모드의 맥락에서 도 1 및 도 2를 추가로 참조하여 논의될 것이다.For illustrative purposes, a more detailed embodiment of the method of FIG. 3 will be discussed in more detail below with reference to the timing diagram shown in FIG. 4, where FIG. 4 illustrates a single bi- And schematically illustrates a method of controlling a serial port that selectively transmits a digital signal between a controller and a preamplifier using a serial data line. Furthermore, the embodiment of FIGS. 3 and 4 can be used in the context of the operating mode of the serial port control circuit 112/132, which controls bidirectional transmission of the digital signal via the bidirectional serial data line 202-1, Will be further discussed with reference to FIG.

일반적으로, 도 4는 (화살표로 표시된 것처럼) 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 "아웃바운드" 방향 및 "인바운드" 방향으로 전송되는 직렬 비트 스트림(400)의 예를 도시한다. 특히, 도 4는 블록(402, 404, 406, 408, 410, 412, 414, 및 416)을 포함하는 "아웃바운드" 직렬 비트 스트림(400-1), 블록(418, 420 및 422)을 포함하는 "인바운드" 직렬 비트 스트림(400-2), 및 블록(424, 426 및 428)을 포함하는 "아웃바운드" 비트 스트림(400-3)을 예시한다. 또한, 도 4는 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통한 직렬 비트 스트림(400-1, 400-2, 및 400-3)의 전송을 제어하는 제어 신호로, 예를 들면, 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132) 내 제어 로직 회로(240)에 의해 생성되는 HOLD 제어 신호(430), 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112) 내 제어 로직 회로(234)에 의해 생성되는 방향 제어 신호(440)(+D/-D), 및 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132) 내 인코더 회로(230)에 의해 생성되는 방향 제어 신호(450)(+D/-D)을 포함하는 제어 신호의 예시적인 파형을 예시한다.Generally, FIG. 4 illustrates an example of a serial bitstream 400 that is transmitted in an "outbound" direction and an "inbound" direction through a bidirectional serial data line 202-1 (as indicated by the arrows). 4 includes an "outbound" serial bitstream 400-1, blocks 418, 420, and 422 that include blocks 402, 404, 406, 408, 410, 412, 414, and 416 Outbound "bitstream 400-3, which includes blocks 424,426 and 428, and" inbound " 4 is a control signal for controlling the transmission of the serial bit streams 400-1, 400-2, and 400-3 via the bidirectional serial data line 202-1, for example, a slave serial port control The HOLD control signal 430 generated by the control logic circuit 240 in the circuit 132, the direction control signal 440 (+ D generated by the control logic circuit 234 in the master serial port control circuit 112) / D) generated by the encoder circuit 230 in the slave serial port control circuit 132 and the direction control signal 450 (+ D / -D) generated by the encoder circuit 230 in the slave serial port control circuit 132.

더 구체적으로, 도 4의 예시적인 실시예에서, "아웃바운드" 직렬 비트 스트림(400-1)은 동기화 비트 패턴(402), 레지스터 기록 어드레스/데이터 쌍(404/406 및 408/410), 방향 전환 제어 문자(412), 레지스터 판독 어드레스 정보(414), 및 연관된 바이트 카운트 정보(416)를 포함한다. 일반적으로, 동기화 패턴(402)은 전치 증폭기 회로(130)로 전송되고 본 기술에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 기술을 이용하여, 전치 증폭기 회로(130) 내 PLL 회로(238)의 확실한 위상/주파수 "풀-인(full-in)"을 실시하기 위해 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)에서 사용되는 비트 패턴을 포함한다. 이러한 위상/주파수 "풀-인"은 전치 증폭기 회로(130)에서 정밀한 기준 클럭이 없을 때 필요하며, PLL 회로(238)의 출력 클럭(CLK2)은 전치 증폭기 회로(130)로 전송되는 "아웃바운드" 직렬 비트 스트림(400-1)에 "위상-고정"될 필요가 있다. 구현예에 따라서, 동기화 패턴(402)은 PLL 회로(238)를 동기화할 수 있고 프리앰블의 끝과 데이터의 비트 스트림의 시작을 표시하는, "일정-주파수 프리앰블" 및 8B/10B "프레임" 문자를 포함할 수 있다.4, the "outbound" serial bit stream 400-1 includes a synchronization bit pattern 402, register write address / data pairs 404/406 and 408/410, Conversion control character 412, register read address information 414, and associated byte count information 416. [ In general, the synchronization pattern 402 is transmitted to the preamplifier circuit 130 and is applied to the positive phase of the PLL circuit 238 in the preamplifier circuit 130, using techniques known to those skilled in the art / RTI > includes a bit pattern used in the slave serial port control circuit 132 to implement the frequency / "full-in" This phase / frequency "pull-in" is needed when there is no precise reference clock in the preamplifier circuit 130 and the output clock CLK2 of the PLL circuit 238 is "outbound " "To" serial bit stream 400-1. Depending on the implementation, the synchronization pattern 402 may include a "constant-frequency preamble" and an 8B / 10B "frame" character that can synchronize the PLL circuit 238 and mark the end of the preamble and the beginning of the bitstream of data .

도 4에 추가로 도시된 바와 같이, "아웃바운드" 직렬 비트 스트림(400-1)이 전치 증폭기 회로(130)로 전송되는 t0부터 t1까지의 시구간 동안, (제어 로직 회로(240)로부터 출력되는) HOLD 제어 신호(430)는 로직 "0" 레벨로 유지되며(디-어써트되며(de-asserted), 이는 PLL 회로(238)가 위상/주파수 교정을 할 수 있게 하고 클럭 신호(CLK2)를 직렬 비트 스트림(400)에 위상-고정된 채로 유지되게 한다. 또한, (마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132) 내 각각의 제어 로직 회로(234 및 240)에 의해 생성되는) 방향 제어 신호(440 및 450)는 로직 "1" 레벨로 유지된다. 이 상태에서, 라인 구동기(210-2) 및 라인 수신기(212-2)는 "아웃바운드" 전송을 지지하기 위해 활성화되는 반면, 라인 구동기(212-1) 및 라인 수신기(210-1)는 비활성화된다(도 2를 참조할 것). During the time period from t0 to t1 when the "outbound" serial bit stream 400-1 is transmitted to the preamplifier circuit 130 (as shown further in FIG. 4) (Which is de-asserted) to enable the PLL circuit 238 to perform phase / frequency calibration and the clock signal CLK2 to be < RTI ID = 0.0 > (Which is generated by the respective control logic circuits 234 and 240 in the master / slave serial port control circuit 112/132) to be maintained phase-locked to the serial bit stream 400. Also, Signals 440 and 450 remain at a logic "1" level. In this state, line driver 210-2 and line receiver 212-2 are activated to support "outbound" Driver 212-1 and line receiver 210-1 are deactivated (see FIG. 2).

도 4의 예시적인 실시예에서, "아웃바운드" 직렬 비트 스트림(400-1)은 레지스터 데이터가 전치 증폭기 회로(130)의 제어 레지스터 뱅크(262)에 기록되는 레지스터의 어드레스를 명시하는 레지스터 어드레스 정보(404 및 408)를 포함하며, 레지스터 데이터(406 및 410)는 각각의 레지스터 어드레스(404 및 408)에서 레지스터 내에 기록되는 실제 레지스터 데이터를 포함한다. 도 2를 참조하여 앞에서 논의된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에서, 하드 디스크 제어기(102)는 8-비트 정보(바이트)를 9-비트-폭의 FIFO 회로(228)에 기록하는데, 여기서 예를 들면 처음 8비트는 레지스터 데이터/어드레스 정보를 나타내며, 9번째 비트는 직렬 포트에서 방향 전환을 명시하도록 어써트되는 (로직 1)의 Flag Bit 이다. 4, the "outbound" serial bit stream 400-1 includes register address information < RTI ID = 0.0 > (404 and 408), and register data (406 and 410) contain the actual register data that is written into the register at each register address (404 and 408). 2, hard disk controller 102 writes 8-bit information (bytes) to 9-bit-wide FIFO circuitry 228, where the example For example, the first 8 bits represent register data / address information, and the ninth bit is a Flag Bit (logic 1) asserted to indicate the redirection at the serial port.

도 2를 참조하여 앞에서 추가로 논의된 것처럼, 인코더 회로(230)는 각각의 8-비트 출력(바이트)을 널리-알려진 8B/10B 코딩 프로토콜을 사용하여 10-비트 문자로 인코딩한다. (예를 들면, 블록(404, 406, 408, 및 410)으로 표시되는) 인코딩된 10-비트 문자는 직렬화기 회로(232)를 통해 직렬화되고 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전치 증폭기 회로(130)로 전송된다. 전치 증폭기 회로(130) 내에서, 직렬화된 데이터 스트림은 역직렬화 비트-레이트 클럭(CLK2)을 제공하는 역직렬화기(242) 및 PLL 회로(238)에 입력된다. 각각의 10-비트 문자는 디코더 회로(244)에 의해 디코딩되고, 이 디코더 회로는 전치 증폭기 구성 및 제어 정보를 제어 레지스터 뱅크(262)의 레지스터 내에 저장하는데 사용되는 레지스터 어드레스 정보 및 레지스터 데이터를 나타내는 대응하는 바이트(8-비트)를 출력한다.As discussed further above with reference to FIG. 2, encoder circuit 230 encodes each 8-bit output (byte) into a 10-bit character using the widely known 8B / 10B coding protocol. The encoded 10-bit characters (e.g., represented by blocks 404, 406, 408, and 410) are serialized through serializer circuit 232 and transmitted through bidirectional serial data line 202-1 Lt; / RTI > Within the preamplifier circuit 130, the serialized data stream is input to a deserializer 242 and a PLL circuit 238 that provide a deserialized bit-rate clock (CLK2). Each 10-bit character is decoded by a decoder circuit 244, which decodes the preamplifier configuration and control information into register address information used to store the preamplifier configuration and control information in the registers of the control register bank 262 and the corresponding (8-bit).

비록 도 4에서 제어 레지스터 뱅크(262) 내 레지스터에 기록하는 어드레스/레지스터 데이터 쌍을 예시할지라도, 다른 포맷이 실시될 수 있다. 예를 들면, start-address/byte-count-N/byte 1/byte 2/ ... / byte N을 포함하는 레지스터 기록 포맷이 이용될 수 있다. 이러한 실시예에서, start-address는 기록되는 제 1 레지스터의 어드레스를 나타내고, byte-count-N은 데이터가 기록되는 N 개의 순차적 레지스터 어드레스를 명시하며, 여기서 N은 제 1 레지스터 어드레스 및 그 다음에 오는 어드레스를 포함하는 N 개의 연속 레지스터의 시퀀스를 포함한다. 레지스터 데이터(byte 1/byte 2/ ... / byte N)은 명시된 N 개의 순차적 레지스터 어드레스에 기록되는 실제 데이터 바이트를 나타낸다. 예를 들어, 제어 레지스터 뱅크(262) 내 각각의 레지스터가 데이터의 1 바이트를 저장한다고 가정한다. start-address가 5라는 레지스터 어드레스를 명시하고 byte-count-N이 3이라는 값을 명시하면, 이러한 커맨드는 전치 증폭기 회로(130)에게 바이트 1을 어드레스 5의 레지스터에 저장하고 다음의 두 순차 레지스터 6 및 7의 콘텐츠인 나머지 레지스터 데이터 byte 2 및 byte 3를 저장하라고 지시하였을 것이다. Although an address / register data pair is written to the register in the control register bank 262 in FIG. 4, other formats may be implemented. For example, a register write format including start-address / byte-count-N / byte 1 / byte 2 / ... / byte N may be used. In this embodiment, start-address indicates the address of the first register to be written, byte-count-N specifies the N sequential register addresses where data is written, where N is the first register address, And a sequence of N consecutive registers containing an address. The register data (byte 1 / byte 2 / ... / byte N) represents the actual data byte written to the specified N sequential register addresses. For example, assume that each register in control register bank 262 stores one byte of data. If start-address specifies a register address of 5 and byte-count-N specifies a value of 3, this command will cause the preamplifier circuit 130 to store byte 1 into a register at address 5 and then to the next two sequential registers 6 And the remaining register data byte 2 and byte 3 which are contents of 7.

어떤 레지스터 데이터가 전치 증폭기 회로(130) 내 제어 레지스터 뱅크(262)로부터 판독될 때, 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)는 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)에게 방향 전환을 알려주는 방향 전환 제어 문자(412)를 "아웃바운드" 직렬 비트 스트림(400-1)에 집어 넣는다. 더 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서, 방향 제어 문자(412)의 삽입은 하드 디스크 제어기(102)에 의해 FIFO 회로(228)에 저장되는 특정의 8-비트 문자에 첨부된 Flag Bit(즉, 9번째 비트)의 어써션(로직 "1")에 응답하여 개시된다. 어써트된 Flag Bit는 레지스터 데이터의 "인바운드" 전송이, 예를 들면 전치 증폭기 회로(130)로부터 시도된다는 것을 제어 로직 회로(234)에게 표시하는 표시자로서 작용한다. 예를 들면, 일 실시예에서, (어써트된 Flag Bit (9번째 비트)를 갖는) 8-비트 문자는 하드 디스크 제어기(102)에 액세스되어 전송되는 레지스터 데이터를 갖는 제어 레지스터 뱅크(262) 내 레지스터의 어드레스를 명시한다. 제어 로직 회로(234)가 FIFO 회로(228)에서 특정의 8-비트 문자의 어써트된 Flag Bit를 검출할 때, 제어 로직 회로(234)는 인코더 회로(230)에게 (도 4에서 방향 전환 문자(412)로서 도시된) 10-비트 "방향 전환" 제어 문자를 생성하라는 커맨드를 발행한다. 뿐만 아니라, 도 4의 실시예에서 도시된 바와 같이, 방향 전환 제어 문자(412)의 다음에는 10-비트 8B/10B 인코딩된 레지스터 판독-어드레스 문자(414) 및 바이트 카운트 문자(416)가 뒤이어 나온다.When some register data is read from the control register bank 262 in the preamplifier circuit 130, the master serial port control circuit 112 sends the slave serial port control circuit 132 a direction switching control character 412 into an "outbound" serial bit stream 400-1. More specifically, in one embodiment of the present invention, the insertion of the direction control character 412 is performed by the hard disk controller 102 in the form of a Flag Bit (i. E. , ≪ / RTI > the ninth bit), which is logic "1 ". The asserted Flag Bit acts as an indicator to indicate to the control logic circuit 234 that an "inbound" transmission of the register data is attempted, for example, from the preamplifier circuit 130. For example, in one embodiment, the 8-bit character (with the asserted Flag Bit (ninth bit)) is accessed in the control register bank 262 with the register data accessed and transferred to the hard disk controller 102 Specifies the address of the register. When the control logic circuit 234 detects an asserted Flag Bit of a particular 8-bit character in the FIFO circuit 228, the control logic circuit 234 instructs the encoder circuit 230 Quot; redirection "control character (shown as a 4-bit " redirection " control character 412). In addition, as shown in the embodiment of FIG. 4, a 10-bit 8B / 10B encoded register read-address character 414 and a byte count character 416 follow the redirecting control character 412 .

전치 증폭기 회로(130)에서, 디코더 회로(244)는 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)로부터 수신되는 방향 전환 제어 문자(412)를 디코딩하고 검출하며, 검출 제어 신호를 제어 로직 회로(240)로 출력한다. 검출 제어 신호에 응답하여, 제어 로직 회로(240)는 "아웃바운드" 직렬 비트 스트림(400-1)에서 다음에 나오는 문자가 판독 어드레스 문자(414) 및 바이트 카운트 문자(416)를 포함한다는 것을 알게 된다. 따라서, 제어 로직 회로(240)는 명시된 레지스터(들)의 콘텐츠에 액세스하고 직렬 포트 방향 전환을 개시하는 커맨드를 발행하여 전치 증폭기 회로(130)로부터 전송될 "인바운드" 직렬 비트 스트림 내에서 액세스된 레지스터 콘텐츠의 전송을 가능하게 한다.In the preamplifier circuit 130, the decoder circuit 244 decodes and detects the redirection control character 412 received from the master serial port control circuit 112 and outputs a detection control signal to the control logic circuit 240 do. In response to the detection control signal, the control logic circuit 240 knows that the next character in the "outbound" serial bit stream 400-1 includes a read address character 414 and a byte count character 416 do. Thus, the control logic circuit 240 issues a command to access the contents of the specified register (s) and initiate a serial port redirection so that the accessed register (s) within the "inbound" serial bit stream to be transmitted from the preamplifier circuit 130 Thereby enabling transmission of the content.

본 발명의 일 실시예에서, 판독 어드레스 제어 문자(414)는 레지스터 판독 커맨드로서 작용하며 데이터(또는 다른 레지스터로의 포인터)가 판독되는 레지스터의 어드레스를 명시하는 레지스터 어드레스 데이터를 포함한다. 또한, 바이트 카운트 문자(416)는 복수의 연속 레지스터 어드레스를 명시하여 그 명시된 레지스터 어드레스부터 액세스가 시작되게 한다. 예를 들면, 판독 어드레스 문자(414)가 5라는 레지스터 어드레스를 명시하고 있고 바이트 카운트 문자(416)가 3이라는 값을 명시하고 있으면, 전치 증폭기 회로(130)는 어드레스 5를 가진 레지스터의 콘텐츠, 및 다음 두 개의 순차 레지스터 6 및 7의 콘텐츠에 액세스하여 판독할 것이다. 1이라는 바이트 카운트 값은 판독 어드레스 문자(414)에 의해 명시된 레지스터 어드레스의 레지스터의 콘텐츠만이 하드 디스크 제어기(102)에 액세스되고 그 하드 디스크 제어기로 반환되는 것임을 표시한다. In one embodiment of the invention, the read address control character 414 includes register address data that acts as a register read command and specifies the address of the register into which the data (or a pointer to another register) is read. In addition, the byte count character 416 specifies a plurality of consecutive register addresses to cause access to be initiated from the specified register address. For example, if the read address character 414 specifies a register address of 5 and the byte count character 416 specifies a value of 3, then the preamplifier circuit 130 will determine the contents of the register with address 5, and The contents of the next two sequential registers 6 and 7 will be accessed and read. A byte count value of 1 indicates that only the contents of the register of the register address specified by the read address character 414 are to be accessed and returned to the hard disk controller 102.

"아웃바운드" 직렬 비트 스트림(400-1)의 전송 동안, 전치 증폭기 회로(130) 내 PLL 회로(238)는 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 수신되는 직렬 비트 스트림에 위상 고정된 채로 남아 있는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 시간(t1)에서, 판독-어드레스 및 바이트 카운트 문자(414 및 416)가 전송된 직후, 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112) 내 제어 로직 회로(234)는 방향 제어 신호(440)(+D/-D)를 로직 0 레벨로 전이시키며, 그럼으로써 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)는 아웃바운드 직렬 비트 스트림을 전송하는 것을 중지하며, 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)의 제어를 그만둔다. During transmission of the "outbound" serial bit stream 400-1, the PLL circuit 238 in the preamplifier circuit 130 is phase locked to the serial bit stream received via the bidirectional serial data line 202-1 It remains. 4, at time tl, immediately after the read-address and byte count characters 414 and 416 are transmitted, the control logic circuit 234 in the master serial port control circuit 112 receives the direction control signal < RTI ID = 0.0 > (+ D / -D) to logic 0 level so that the master serial port control circuit 112 stops transmitting the outbound serial bit stream, and the bidirectional serial data line 202-1 The control of the vehicle is stopped.

또한, 시간(t1)에서, 판독-어드레스 및 바이트 카운트 문자(414 및 416)가 전송된 직후, 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132) 내 제어 로직 회로(240)는 HOLD 제어 신호(430)를 (어써트된) 로직 1 레벨로 전이시키다. HOLD 제어 신호(430)가 어써트되면 PLL 회로(238)는 위상/주파수 교정을 중지하고 이전에 수신된 아웃바운드 직렬 비트 스트림(400-1)의 공칭 보드 속도로 프리휠하는 PLL 회로(238)의 전압 제어 발진기의 출력에서 생성되는 위상 및 주파수를 갖는 고정 클럭 신호(CLK2)를 출력하게 된다. 이 상태에서, 고정 클럭 신호(CLK2)는 전치 증폭기 회로(130)로부터 전송되는 "인바운드" 직렬 비트 스트림(400-2)에 대한 참조를 하드 디스크 제어기(102)에 제공한다. Also at time t1, immediately after the read-address and byte count characters 414 and 416 are transmitted, the control logic circuit 240 in the slave serial port control circuit 132 receives the HOLD control signal 430 Transition to Logic 1 level. When the HOLD control signal 430 is asserted, the PLL circuit 238 stops the phase / frequency calibration and returns to the PLL circuit 238 which freewheels at the nominal baud rate of the previously received outbound serial bit stream 400-1 And outputs a fixed clock signal CLK2 having a phase and a frequency generated at the output of the voltage-controlled oscillator. In this state, the fixed clock signal CLK2 provides a reference to the "inbound" serial bit stream 400-2 sent from the preamplifier circuit 130 to the hard disk controller 102. [

도 4에 도시된 t1부터 t2까지의 시구간 동안, 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)는 PLL 회로(238)로부터 출력된 고정 클럭 신호(CLK2)를 이용하여 (제어 로직 회로(240)의 제어 하에) 소정의 시퀀싱 동작을 수행하여 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 하드 디스크 제어기(102)로 전송하는데 필요한 (제어 레지스터 뱅크(262)로부터) 요청된 레지스터 데이터를 취득한다. 일단 요청된 레지스터 데이터가 (인코더 회로 및 직렬화 회로(248 및 246)를 통해) 액세스되고, 인코딩되고 직렬화되면, 시간(t2)에서, 제어 로직 회로(240)는 방향 제어 신호(450)를 로직 0 레벨로 전이시키며, 그럼으로써 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)는 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)의 제어를 맡고 "인바운드" 직렬 비트 스트림(400-2)을 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)로 전송하기 시작한다.During the time period from t1 to t2 shown in FIG. 4, the slave serial port control circuit 132 uses the fixed clock signal CLK2 output from the PLL circuit 238 (under the control of the control logic circuit 240) (From the control register bank 262) to transfer the data to the hard disk controller 102 via the bidirectional serial data line 202-1 by performing a predetermined sequencing operation. Once the requested register data has been accessed, encoded and serialized (via the encoder circuit and serialization circuits 248 and 246), at time t2, the control logic circuit 240 sets the direction control signal 450 to a logic 0 Level so that the slave serial port control circuit 132 takes control of the bidirectional serial data line 202-1 and sends the "inbound" serial bit stream 400-2 to the master serial port control circuit 112 It begins to transmit.

도 4의 실시예에서, "인바운드" 직렬 비트 스트림(400-2)은 동기화 패턴(418) 및 인코딩된 데이터 문자(420 및 422)를 포함한다. 동기화 패턴(418)은 옵션으로 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)에서 사용되어 PLL 회로(218)의 위상/주파수의 "풀-인"을 유도한다. 앞에서 설명된 것처럼, "인바운드" 전송 동안, 스위칭 회로(220)는 방향 제어 신호(+D/-D)에 의해 선택적으로 "인바운드" 직렬 비트 스트림을 PLL 회로의 기준 입력으로 제공하도록 제어되며 그럼으로써 전치 증폭기 회로(130)로부터 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전송되는 인바운드 직렬 비트 스트림을 수신하고 디코딩하기 위해 사용되는 클럭 신호(CLK1)를 생성시킨다. 일 실시예에서, 동기화 패턴(418)은 "인바운드" 직렬 비트 스트림(400-2)에 위상 고정되는 클럭 신호(CLK1)를 생성하는 PLL 회로(218)에 의해 기준 신호로서 사용되는 비트 패턴을 포함한다. In the embodiment of FIG. 4, the "inbound" serial bit stream 400-2 includes a synchronization pattern 418 and encoded data characters 420 and 422. Synchronization pattern 418 is optionally used in master serial port control circuit 112 to derive "pull-in" of the phase / frequency of PLL circuit 218. As described above, during an "inbound" transmission, the switching circuit 220 is selectively controlled to provide an "inbound" serial bit stream as a reference input of the PLL circuit by a direction control signal (+ D / And generates a clock signal CLK1 that is used to receive and decode the inbound serial bit stream transmitted from the preamplifier circuit 130 via the bidirectional serial data line 202-1. In one embodiment, the synchronization pattern 418 includes a bit pattern that is used as a reference signal by the PLL circuit 218 that generates the clock signal CLK1 phase locked to the "inbound" serial bit stream 400-2 do.

본 발명의 일 실시예에서, 동기화 패턴(418)은 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112) 내 PLL 회로(218)이 널리 알려진 기술을 이용하여 거의 순간적으로 "풀-인"하기 위해 구성되는 디지털 PLL 프레임워크를 이용하여 구현될 때는 단일의 8B/10B 제어 문자일 수 있다. 예로서, PLL 회로(218)는 기가비트-레이트 클럭 및 데이터 복구 응용예에 맞게 "인바운드" 직렬 비트 스트림에 거의 순간적으로 위상-고정시킬 수 있는 디지털 비동기적으로-샘플링되는 즉시-풀-인 PLL 프레임워크(using a digital asynchronously-sampled instant-pull-in PLL framework)를 이용하여 구현될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the synchronization pattern 418 is generated by a PLL circuit 218 in the master serial port control circuit 112, which is configured to < RTI ID = 0.0 > When implemented using work, it can be a single 8B / 10B control character. As an example, the PLL circuit 218 may be a digital asynchronously-sampled immediate-full-in PLL frame that can be nearly instantaneously phase-locked to an "inbound" serial bit stream for gigabit- (Using a digital asynchronously-sampled instant-pull-in PLL framework).

도 4에 도시된 예시적인 실시예에서, "인바운드" 직렬 비트 스트림(400-2)의 인코딩된 데이터 문자(420 및 422)는 두 개의 상이한 레지스터로부터 액세스되고, 인코더 회로(248)를 이용하여 8B/10B 10-비트 문자로 인코딩된 다음, "고정(frozen)" PLL 회로(238)로부터 출력된 고정 클럭 신호(CLK2)의 시퀀싱 제어 하에 직렬화기 회로(246)를 이용하여 직렬화되는 레지스터 데이터를 포함한다. 도 3에서 t2부터 t3까지의 시구간 동안, 인코딩된 데이터 문자(420 및 422)는 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)로 직렬로 인바운드 전송되며, 여기서 직렬 비트 스트림은 역직렬화기 회로(226)에 의해 역직렬화되고, 디코더 회로(224)에 의해 8-비트 바이트로 디코딩되고, 하드 디스크 제어기(102)에 의한 나중의 액세스를 위해 "인바운드" 데이터 FIFO 회로(222)에 저장된다. 4, the encoded data characters 420 and 422 of the "inbound" serial bit stream 400-2 are accessed from two different registers, and the encoder circuit 248 is used to read 8B / 10B 10-bit character and then includes the register data serialized using the serializer circuit 246 under the sequencing control of the fixed clock signal CLK2 output from the "frozen" PLL circuit 238 do. During time periods t2 to t3 in FIG. 3, the encoded data characters 420 and 422 are transmitted in serial to the master serial port control circuit 112, where the serial bit stream is sent to the deserializer circuit 226 And decoded by the decoder circuit 224 to 8-bit bytes and stored in the "inbound" data FIFO circuit 222 for later access by the hard disk controller 102. [

도 4에 도시된 실시예에서, 인바운드 직렬 비트 스트림(400-2)의 전송 이후 시간(t3)에서, 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132) 내 제어 로직 회로(240)는 방향 제어 신호(450)를 로직 1 레벨로 전이시키며, 그럼으로써 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)는 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)의 제어를 그만둔다. 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)는 이전에 수신된 아웃바운드 요청(블록(414 및 416))에 응답하여 얼마나 많은 정보 비트가 전송(블록(420 및 422)될 것인지를 선험적으로 알고 있기 때문에, 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)는 "인바운드" 직렬 비트 스트림(400-2)의 마지막 비트가 전송된 다음 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)의 제어를 즉시 그만둔다. 4, at time t3 after transmission of the inbound serial bit stream 400-2, the control logic circuit 240 in the slave serial port control circuit 132 receives the direction control signal 450 To the logic one level so that the slave serial port control circuit 132 stops controlling the bidirectional serial data line 202-1. The slave serial port control circuit 132 knows a priori how much information bits are to be transmitted (blocks 420 and 422) in response to previously received outbound requests (blocks 414 and 416) The serial port control circuit 132 immediately stops controlling the bidirectional serial data line 202-1 after the last bit of the "inbound" serial bit stream 400-2 is transmitted.

t3부터 t4까지의 시구간 동안, 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)는 "인바운드" 직렬 비트 스트림(400-2)의 처리를 완료하도록 동작하며 다른 아웃바운드 전송을 준비한다. 시간(t4)에서, 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132) 내 제어 로직 회로(240)는 HOLD 제어 신호(430)를 로직 0 레벨로 전이시키며, 그럼으로써 PLL 회로(238)가 위상/주파수 교정 동작을 할 수 있게 한다. 또한, 시간(t4)에서, 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112) 내 제어 로직 회로(234)는 방향 제어 신호(440)를 로직 1 레벨로 전이시키며, 그럼으로써 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)는 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)의 제어를 맡는다. 더욱이, 방향 제어 신호(440)가 어써트되면 스위칭 회로(220)는 논의된 것처럼 비트 레이트 클럭(Bit-Clock)을 선택적으로 기준 클럭 신호(REF)로서 PLL 회로(218)에 인가한다.During time periods t3 to t4, the master serial port control circuit 112 operates to complete the processing of the "inbound" serial bit stream 400-2 and prepares for another outbound transmission. At time t4 the control logic circuit 240 in the slave serial port control circuit 132 transitions the HOLD control signal 430 to a logic zero level so that the PLL circuit 238 performs a phase / I can do it. At time t4 the control logic circuit 234 in the master serial port control circuit 112 transitions the direction control signal 440 to a logic one level so that the master serial port control circuit 112 is bi- And controls the serial data line 202-1. Furthermore, when the direction control signal 440 is asserted, the switching circuit 220 selectively applies a bit-rate clock (Bit-Clock) to the PLL circuit 218 as a reference clock signal REF as discussed.

도 4에 추가로 도시된 바와 같이, 시간(t4)에서, 마스터 직렬 포트 제어 회로는 "아웃바운드" 직렬 비트 스트림(400-3)을 전치 증폭기 회로(130)에 전송하기 시작한다. 예시적인 실시예에서, "아웃바운드" 직렬 비트 스트림은 앞에서 논의된 바와 같은 "아웃바운드" 직렬 비트 스트림(400-1)과 유사한, 동기화 패턴(424) 및 인코딩된 레지스터 어드레스 및 레지스터 데이터 문자 쌍의 시퀀스(426, 428)의 시퀀스를 포함한다.4, at time t4, the master serial port control circuitry begins transmitting an "outbound" serial bit stream 400-3 to the preamplifier circuitry 130. As shown in FIG. In an exemplary embodiment, the "outbound" serial bit stream includes a synchronization pattern 424, which is similar to the "outbound" serial bit stream 400-1 as discussed above, Sequence 426,428.

이러한 상태에서, "Hold" 상태 동안 PLL 회로(238)에 의한 무시할만한 "위상 슬립(phase slip)"을 가정하면, PLL 회로(238)는 시간(t4)에서 "아웃바운드" 인코딩된 문자(426 및 428)를 역직렬화하고 디코딩하는 클럭 신호(CLK2)를 사용하려 즉시 준비할 수 있다. 그러한 사례에서, 클럭 신호(CLK2)의 위상/주파수는 시간(t4)에서 인코딩된 문자(426 및 428)를 인코딩하고 직렬화하기를 시작하는 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)에서 사용되는 것처럼 (비트 레이트 클럭 신호(Bit_Clock)에 기초하는) 클럭 신호(CLK1)의 위상/주파수와 아마도 유사할 것이다. 이러한 가정은 t1부터 t4까지의 시구간 동안 고정 상태에서 유지되었던 클럭 신호(CLK2)가 이전의 아웃바운드 직렬 비트 스트림(400-1)을 인코딩하고 직렬화하는데 사용되는 클럭 신호(CLK1)에 이미 위상 고정되었다면 유효하다.In this state, assuming a negligible "phase slip" by the PLL circuit 238 during the "Hold" state, the PLL circuit 238 generates an "outbound" encoded character 426 And 428 to deserialize and decode the clock signal CLK2. In such a case, the phase / frequency of the clock signal CLK2 is used as in the master serial port control circuit 112, which starts to encode and serialize the encoded characters 426 and 428 at time t4 / RTI > will likely be similar to the phase / frequency of the clock signal CLK1 (based on the clock signal Bit_Clock). This assumption is based on the fact that the clock signal CLK2, which was held in a fixed state during the time period from t1 to t4, is already phase locked to the clock signal CLK1 used to encode and serialize the previous outbound serial bit stream 400-1 It is valid.

그러나, 비교적 다량의 "인바운드" 문자가 전치 증폭기 회로(130)로부터 전송되면, Hold 모드 동안 PLL 회로 위상 슬립에 의한 상당한 위상 슬립이 생성하게 되며, 그러면, 시간(t4)에서, (동기화 패턴(402)과 유사한) 동기화 패턴(424)이 클럭 신호(CLK2)의 위상/주파수를 아웃바운드 직렬 비트 스트림(400-3)을 전송하기 위해 현재 사용되는 클럭 신호(CLK1)의 공칭 보드 속도와 동기화시키기 위해 전송될 수 있다. 다른 실시예에서, 아웃바운드 직렬 비트 스트림(400-1)의 끝에서 PLL 회로(238)의 상태에 비해 대략 1/4 비트-시간 적은 위상 시프트는 클럭 신호(CLK1 및 CLK2)을 동기화시키는데 사용될 수 있다. 만일 이러한 공차가 유지될 수 없다면, 위상-트림 필드(a phase-trim field)를 재개된 아웃바운드 스트림(400-3)의 앞에 붙이는 것이 가능하다. However, when a relatively large amount of "inbound" character is transmitted from the preamplifier circuit 130, a significant phase slip due to PLL circuit phase slip during the Hold mode is generated, and at time t4, ) Synchronization pattern 424 synchronizes the phase / frequency of the clock signal CLK2 with the nominal baud rate of the clock signal CLK1 currently used to transmit the outbound serial bit stream 400-3 Lt; / RTI > In another embodiment, a phase shift of approximately 1/4 bit-time compared to the state of the PLL circuit 238 at the end of the outbound serial bit stream 400-1 may be used to synchronize the clock signals CLK1 and CLK2 have. If this tolerance can not be maintained, it is possible to attach a phase-trim field before the resumed outbound stream 400-3.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 통한 제어기와 전치 증폭기 간의 직렬 포트 전송을 지원하는 전치 증폭기에서 실행될 수 있는 위상-고정 루프 회로의 실시예를 개략적으로 도시한다. 예를 들면, 도 5는 도 2에 도시된 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)에서 실행되는 PLL 회로(238)의 실시예를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, PLL 회로(238)는 위상 검출기 회로(500), 홀드 제어 회로(510), 전하 펌프 회로(520), 로우 패스 필터 회로(530), 및 전압 제어 발진기(a voltage controlled oscillator, VCO) 회로(540)를 포함한다. 앞에서 설명된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에서, PLL 회로(238)는 전치 증폭기 회로(130)가 아날로그 신호의 전송 및/또는 처리에 최적화된 프로세스 기술을 이용하여 구현되는 사례에서 아날로그 PLL 프레임워크를 이용하여 구현된다. 예를 들면, PLL 회로(238)는 예를 들면, 바이폴라 디바이스나 CMOS 디바이스, 또는 바이폴라 디바이스와 CMOS 디바이스의 혼합을 이용하여 구현될 수 있다.5 schematically illustrates an embodiment of a phase-locked loop circuit that may be implemented in a preamplifier that supports serial port transmission between a controller and a preamplifier over a single bidirectional serial data line, in accordance with an embodiment of the present invention. For example, FIG. 5 shows an embodiment of a PLL circuit 238 implemented in the slave serial port control circuit 132 shown in FIG. 5, PLL circuit 238 includes a phase detector circuit 500, a hold control circuit 510, a charge pump circuit 520, a low pass filter circuit 530, and a voltage controlled oscillator controlled oscillator (VCO) circuit 540. As described above, in one embodiment of the present invention, the PLL circuit 238 may be implemented using an analog PLL framework (not shown) in the case where the preamplifier circuit 130 is implemented using a process technology that is optimized for transmission and / . For example, the PLL circuit 238 may be implemented using, for example, a bipolar device, a CMOS device, or a combination of a bipolar device and a CMOS device.

홀드 제어 회로(510)는 제 1 제어 게이트(512) 및 제 2 제어 게이트(514)를 포함한다. 일 실시예에서, 제어 게이트(512 및 514)는 홀드 제어 회로(510)에 입력되는 HOLD 제어 신호의 로직 레벨에 기초하여 전하 펌프 회로(520)를 인에이블 또는 디스에이블하도록 구성된 "OR-NOR" 게이트로서 구현된다. 전하 펌프 회로(520)는 (소스 전류 IUP를 생성하는) 제 1 전류원(522), (싱크 전류 IDOWN을 생성하는) 제 2 전류원(524), 및 바이폴라 트랜지스터(T1, T2, T3, 및 T4)를 포함하며, 이들은 전류-전환 전하 펌프 프레임워크를 구현한다. 도 5에 도시된 일 실시예에서, 바이폴라 트랜지스터(T1 및 T2)는 PNP 트랜지스터이며 바이폴라 트랜지스터(T3 및 T4)는 NPN 트랜지스터이다. 로우 패스 필터 회로(530)는 전하 펌프 회로(520)의 출력 노드(550)에 연결된다. 일 실시예에서, 로우 패스 필터 회로(530)는 저항(R1) 및 캐패시터(C1 및 C2)를 포함하는 비례-적분 +HF 폴 보상 네트워크(a proportional-integral +HF pole compensating network)이다. VCO 회로는 전하 펌프 회로(520)의 출력 노드(550)에 연결되는 하이 입력 임피던스 제어 포트(542)를 가지고 있다.The hold control circuit 510 includes a first control gate 512 and a second control gate 514. In one embodiment, the control gates 512 and 514 are coupled to an "OR-NOR" circuit configured to enable or disable the charge pump circuit 520 based on the logic level of the HOLD control signal input to the hold control circuit 510. [ Gate. The charge pump circuit 520 includes a first current source 522 (which produces a source current I UP ), a second current source 524 (which produces a sink current I DOWN ), and a second transistor T4), which implement a current-to-charge charge pump framework. In one embodiment shown in Figure 5, the bipolar transistors T1 and T2 are PNP transistors and the bipolar transistors T3 and T4 are NPN transistors. The low-pass filter circuit 530 is connected to the output node 550 of the charge pump circuit 520. In one embodiment, the low-pass filter circuit 530 is a proportional-integral + HF pole compensating network that includes a resistor R1 and capacitors C1 and C2. The VCO circuit has a high input impedance control port 542 connected to the output node 550 of the charge pump circuit 520.

도 5에 추가로 도시된 바와 같이, 각 제어 게이트(512 및 514)는 (도 2에 도시된 바와 같은 제어 로직 회로(240)로부터 생성되어 출력되는) HOLD 제어 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트를 가지고 있다. 또한, 제 1 제어 게이트(512)는 위상 검출기 회로(500)의 출력 포트(502)에 연결되며 그리고 위상 검출기 회로(500)로부터 생성되고 출력되는 제어 신호(UP)를 수신하도록 구성되는 입력 포트를 가지고 있다. 유사하게, 제 2 제어 게이트(514)는 위상 검출기 회로(500)의 출력 포트(504)에 연결되며 그리고 위상 검출기 회로(500)로부터 생성되고 출력되는 제어 신호(DOWN)를 수신하도록 구성되는 입력 포트를 가지고 있다.5, each control gate 512 and 514 has an input port configured to receive a HOLD control signal (generated and output from control logic circuit 240 as shown in FIG. 2) have. The first control gate 512 also has an input port connected to the output port 502 of the phase detector circuit 500 and configured to receive the control signal UP generated and output from the phase detector circuit 500 Have. Similarly, the second control gate 514 is coupled to the output port 504 of the phase detector circuit 500 and is coupled to an input port < RTI ID = 0.0 >Lt; / RTI >

또한, 제 1 제어 게이트(512)는 바이폴라 트랜지스터(t1)의 베이스 단자에 연결된 제 1 출력 포트(NOR 출력)와, 바이폴라 트랜지스터(T2)의 베이스 단자에 연결된 제 2 출력 포트(OR 출력)를 가지고 있다. 제 2 제어 게이트(514)는 바이폴라 트랜지스터(T4)의 베이스 단자에 연결된 제 1 출력 포트(NOR 출력)과, 바이폴라 트랜지스터(T3)의 베이스 단자에 연결된 제 2 출력 포트(OR 출력)를 가지고 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 5에서 도시된 제 1 및 제 2 제어 게이트(512 및 514)의 "동그란 점" 입력으로 표시된 것처럼, 제 1 및 제 2 제어 게이트(512 및 514)의 입력 포트는 반전 입력이다.The first control gate 512 also has a first output port (NOR output) connected to the base terminal of the bipolar transistor t1 and a second output port (OR output) connected to the base terminal of the bipolar transistor T2 have. The second control gate 514 has a first output port (NOR output) connected to the base terminal of the bipolar transistor T4 and a second output port (OR output) connected to the base terminal of the bipolar transistor T3. In an embodiment of the present invention, as indicated by the "round point" inputs of the first and second control gates 512 and 514 shown in FIG. 5, the input ports of the first and second control gates 512 and 514 Is an inverting input.

디지털 신호의 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통한 "아웃바운드" 전송 동안, 홀드 제어 회로(510)는 PLL 회로(238)가 위상/주파수 교정을 수행하여 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 수신되는 "아웃바운드" 직렬 비트 스트림에 위상 고정된 채로 유지하는 클럭 신호(CLK2)를 생성할 수 있도록 하는 전하 펌프 회로(520)의 동작을 가능하게 해준다. 특히, 위상 검출기 회로(500)는 (양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전치 증폭기 회로(130)에 의해 수신되는) "아웃바운드" 직렬 비트 스트림 및 VCO 회로(540)로부터 생성되고 출력되는 클럭 신호(CLK2)를 입력으로서 수신한다. 위상 검출기 회로(500)는 위상 검출기 회로(500)의 각 출력 포트(502 및 504)에서 펄스형 제어 신호(UP 및 DOWN)을 생성하고 출력하도록 구성된다. 일반적으로, 위상 검출기 회로(500)는 임의의 적절한 위상 검출기 회로 프레임워크를 이용하여 수신된 직렬 비트 스트림과 클럭 신호(CLK2) 간의 위상 차에 기초하여 제어 신호(UP 및 DOWN)을 생성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 신호(UP 및 DOWN)의 상대적인 펄스 폭은 위상 검출기 회로(500)에 의해 검출된 바와 같은, 수신된 직렬 비트 스트림과 클럭 신호(CLK2) 간의 위상 차에 비례한다. 더욱이, 본 발명의 일 실시예에서, 제어 신호(UP 및 DOWN)는 위상 검출기 회로(500)의 동그란 원의 출력 포트(502 및 504)로 표시된 것처럼, 로직 "0" 레벨로 어써트되는 것으로 간주된다.During the "outbound" transmission of the digital signal through the bidirectional serial data line 202-1, the hold control circuit 510 causes the PLL circuit 238 to perform phase / frequency calibration to generate the bidirectional serial data line 202-1, To generate a clock signal CLK2 that remains phase locked to the "outbound" serial bit stream received via the clock signal CLK2. In particular, the phase detector circuit 500 includes an "outbound" serial bit stream (received by the preamplifier circuit 130 via the bidirectional serial data line 202-1) And receives the clock signal CLK2 as an input. The phase detector circuit 500 is configured to generate and output the pulsed control signals UP and DOWN at each of the output ports 502 and 504 of the phase detector circuit 500. Generally, the phase detector circuit 500 is configured to generate the control signals UP and DOWN based on the phase difference between the received serial bit stream and the clock signal CLK2 using any suitable phase detector circuit framework . In one embodiment, the relative pulse widths of the control signals UP and DOWN are proportional to the phase difference between the received serial bit stream and the clock signal CLK2, as detected by the phase detector circuit 500. Furthermore, in one embodiment of the invention, the control signals UP and DOWN are considered to be asserted to a logic "0" level, as indicated by the output ports 502 and 504 of the rounded circle of the phase detector circuit 500 do.

"아웃바운드" 전송 동안, 홀드 제어 회로(510)에 입력되는 HOLD 제어 신호는 로직 0 레벨로 유지된다. 이 상태에서, 제 1 및 제 2 제어 게이트(512 및 514)의 적어도 하나의 반전 입력은 로직 1 레벨로 유지되어서, 제 1 제어 게이트(512)의 NOR 출력이 로직 1 레벨로 유지되게 하고, 제 2 제어 게이트(514)의 OR 출력이 로직 0 레벨로 유지되게 한다. 이와 같이, "아웃바운드" 전송 동안, 전하 펌프 회로(520)의 바이폴라 트랜지스터(T1 및 T3)는 OFF 상태로 유지된다.During the "outbound" transmission, the HOLD control signal input to the hold control circuit 510 is maintained at a logic zero level. In this state, at least one inverting input of the first and second control gates 512 and 514 is maintained at a logic one level, causing the NOR output of the first control gate 512 to remain at a logic one level, 2 control gate 514 remains at a logic 0 level. As such, during an "outbound" transfer, the bipolar transistors T1 and T3 of the charge pump circuit 520 remain OFF.

또한, "아웃바운드" 전송 동안, 홀드 제어 회로(510)는 위상 검출기 회로(500)로부터 제어 신호(UP 및 DOWN)를 수신하며, UP 및 DOWN 제어 신호의 로직 레벨에 따라서 전하 펌프 회로(520)의 바이폴라 트랜지스터(T2 및 T4)를 활성화 또는 비활성화시킨다. 예를 들면, UP 제어 신호가 로직 0 레벨로 어써트될 때(그리고 HOLD 제어 신호가 로직 0일 때), 제 1 제어 게이트(512)의 OR 출력은 로직 0 레벨에 있을 것이고, 그래서 바이폴라 트랜지스터(T2)를 턴 온시킬 것이다. 한편, UP 제어 신호가 로직 1 레벨에 있을 때(그리고 HOLD 제어 신호가 로직 0일 때), 제 1 제어 게이트(512)의 OR 출력은 로직 1 레벨에 있을 것이고, 그래서 바이폴라 트랜지스터(T2)를 턴 오프시킬 것이다. 유사하게, DOWN 제어 신호가 로직 0 레벨로 어써트될 때(그리고 HOLD 제어 신호가 로직 0일 때), 제 2 제어 게이트(514)의 NOR 출력은 로직 1 레벨에 있을 것이고, 그래서 바이폴라 트랜지스터(T4)를 턴 온시킬 것이다. 한편, DOWN 제어 신호가 로직 1 레벨에 있을 때(그리고 HOLD 제어 신호가 로직 0일 때), 제 2 제어 게이트(514)의 NOR 출력은 로직 0 레벨에 있을 것이고, 그래서 바이폴라 트랜지스터(T4)를 턴 오프시킬 것이다.During the "outbound" transfer, the hold control circuit 510 receives the control signals UP and DOWN from the phase detector circuit 500 and controls the charge pump circuit 520 according to the logic levels of the UP and DOWN control signals. Of the bipolar transistors T2 and T4. For example, when the UP control signal is asserted to a logic 0 level (and the HOLD control signal is a logic 0), the OR output of the first control gate 512 will be at a logic 0 level, T2 will be turned on. On the other hand, when the UP control signal is at a logic 1 level (and the HOLD control signal is logic 0), the OR output of the first control gate 512 will be at a logic 1 level so that the bipolar transistor T2 is turned Off. Similarly, when the DOWN control signal is asserted to a logic 0 level (and the HOLD control signal is a logic 0), the NOR output of the second control gate 514 will be at a logic one level so that the bipolar transistor T4 Will turn on. On the other hand, when the DOWN control signal is at a logic 1 level (and the HOLD control signal is a logic 0), the NOR output of the second control gate 514 will be at a logic 0 level so that the bipolar transistor T4 is turned Off.

이와 관련하여, 전하 펌프 회로(520)가 "아웃바운드" 전송 동안 인에이블될 때, 전하 펌프 회로(520)는 제어 신호(UP 및 DOWN)의 로직 레벨에 기초하여 제 1 전류원(522) 및/또는 제 2 전류원(524)을 이용하여 출력 노드(550)에서 전압을 충전/방전할 것이다. 특히, UP 제어 신호가 로직 0 레벨로 설정될 때, 바이폴라 트랜지스터(T2)가 활성화되며, 이것은 제 1 전류원(522)이 출력 노드(550)에 연결되게 해주며 그럼으로써 소스 전류(IUP)를 이용하여 출력 노드(550)를 충전시킨다. 유사하게, DOWN 제어 신호가 로직 0 레벨로 설정될 때, 바이폴라 트랜지스터(T4)가 활성화되며, 이것은 제 2 전류원(524)이 출력 노드(550)에 연결되게 해주며 그럼으로써 싱크 전류 전류(IDOWN)를 이용하여 출력 노드(550)에서 방전을 일으킨다(출력 노드(550)에서 음전하를 주입한다).In this regard, when the charge pump circuit 520 is enabled during an "outbound" transfer, the charge pump circuit 520 generates the first current source 522 and / or the second current source 522 based on the logic levels of the control signals UP and DOWN. Or a second current source 524 to charge / discharge the voltage at the output node 550. In particular, UP control signal when set to a logic-zero level, the bipolar transistor (T2) is activated, this is the first current source 522, the source current (I UP) by said then let to be coupled to the output node (550) To charge the output node 550. Similarly, when the DOWN control signal is set to the logic 0 level, the bipolar transistor T4 is activated, which allows the second current source 524 to be connected to the output node 550, thereby causing the sink current current I DOWN (Which injects a negative charge at the output node 550).

전하 펌프 회로(520)에 의해 출력 노드(550)로 주입되는 전하는 로우 패스 필터 회로(530)에 의해 필터링되어 VCO 회로(540)의 제어 입력(542)으로 입력되는 출력 노드(550)에서 제어 전압을 생성시킨다. VCO 회로(540)는 VCO 회로(540)의 제어 입력 포트(542)에 인가되는 제어 전압의 레벨에 기초하는 주파수를 갖는 출력 클럭 신호(CLK2)를 생성한다. 클럭 신호(CLK2)는 피드백 루프를 이용하여 위상 검출기 회로(500)로 피드백된다. PLL 회로(238)의 동작 동안, 클럭 신호(CLK2)가 수신된 직렬 비트 스트림과 위상 정렬되지 않으면, 위상 검출기 회로(500)는 UP 및 DOWN 제어 신호를 생성하고 그에 따라서 출력 클럭 신호(CLK2)가 수신된 직렬 비트 스트림에 위상 정렬(즉, 위상-고정)될 때까지 전압 레벨을 출력 노드(550)에서 조절할 것이다. 일단 클럭 신호(CLK2)가 수신된 직렬 비트 스트림에 위상 정렬되면, 클럭 신호(CLK2)는 앞에서 논의된 것처럼 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)에서 시퀀스 동작을 제어하는데 사용된다. The charge injected into the output node 550 by the charge pump circuit 520 is filtered by the low pass filter circuit 530 to be supplied to the control node 542 of the VCO circuit 540 at the output node 550, . The VCO circuit 540 generates an output clock signal CLK2 having a frequency based on the level of the control voltage applied to the control input port 542 of the VCO circuit 540. [ The clock signal CLK2 is fed back to the phase detector circuit 500 using a feedback loop. During operation of the PLL circuit 238, if the clock signal CLK2 is not phase aligned with the received serial bit stream, the phase detector circuit 500 generates the UP and DOWN control signals and accordingly the output clock signal CLK2 (I.e., phase-locked) to the received serial bit stream. Once the clock signal CLK2 is phase aligned with the received serial bit stream, the clock signal CLK2 is used to control the sequencing operation in the slave serial port control circuit 132 as discussed above.

한편, 전치 증폭기가 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)의 제어를 맡는 인바운드 전송 동안, 홀드 제어 회로(510)에 입력되는 HOLD 제어 신호는 로직 1 레벨로 전이한다. 이 상태에서, 제 1 및 제 2 제어 게이트(512 및 514)의 적어도 하나의 반전 입력은 로직 0 레벨에서 유지되고, 그래서 제 1 제어 게이트(512)의 OR 출력이 로직 1 레벨에서 유지되게 하고, 제 2 제어 게이트(514)의 NOR 출력이 로직 0 레벨에서 유지되게 한다. 이와 같이, 인바운드 전송 동안, 전하 펌프 회로(520)의 바이폴라 트랜지스터(T2 및 T4)는 오프 상태에서 유지되며, 이것은 출력 노드(550) 상의 전압 레벨을 HOLD 제어 신호의 어써션 바로 이전에 존재하였던 것처럼 보존한다. 이러한 "hold" 상태에서, 전하 펌프 회로(520)는 디스에이블되어 위상/주파수 교정을 중지하며, VCO 회로(540)의 제어 입력 포트(542)에 인가되는 출력 노드(550) 상의 제어 전압은 일정하게 유지된다. 따라서, VCO 회로(540)는 노드(550)에서의 제어 전압에 기초하여 일정한 (고정) 클럭 신호(CLK2)를 출력한다. 본 발명의 일 실시예에서, VCO 회로(540)의 제어 입력(542)은 "hold" 상태 동안 하이 입력 임피던스가 출력 노드(550)에서의 전압 레벨을 유지하도록 설계된다. On the other hand, during an inbound transmission in which the preamplifier takes control of the bidirectional serial data line 202-1, the HOLD control signal input to the hold control circuit 510 transitions to a logic one level. In this state, at least one inverting input of the first and second control gates 512 and 514 is maintained at a logic 0 level, so that the OR output of the first control gate 512 is maintained at a logic 1 level, Causing the NOR output of the second control gate 514 to remain at a logic 0 level. Thus, during an inbound transfer, the bipolar transistors T2 and T4 of the charge pump circuit 520 are maintained in the off state, which causes the voltage level on the output node 550 to be maintained as it existed prior to the assertion of the HOLD control signal do. In this "hold" state, the charge pump circuit 520 is disabled to cease phase / frequency calibration and the control voltage on the output node 550 applied to the control input port 542 of the VCO circuit 540 is constant Lt; / RTI > Thus, the VCO circuit 540 outputs a constant (fixed) clock signal CLK2 based on the control voltage at the node 550. [ In one embodiment of the invention, the control input 542 of the VCO circuit 540 is designed such that the high input impedance remains at the voltage level at the output node 550 during the "hold" state.

도 2를 참조하여 앞에서 논의된 것처럼, 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)는 예를 들면, 하드 디스크 제어기(102)에 의해 생성된 Force_Reset 제어 신호에 기초하여 전치 증폭기 회로(130)의 강제 리셋을 실시하는 전치 증폭기 리셋 제어 회로(236 및 250)를 포함한다. 예를 들면, 전치 증폭기 회로(130)의 강제 리셋은 예를 들어, 단속 조건(lockup conditions)으로부터 복원하는데 바람직하거나, 즉각적인 오류 복원을 강제로 수행하는데 바람직하다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 대안의 실시예에 따라서 전치 증폭기를 리셋하기 위한 방법을 개략적으로 도시한다. Master / slave serial port control circuitry 112/132, as discussed above with reference to FIG. 2, may be used to control the preamplifier circuitry 130, for example, based on the Force_Reset control signal generated by the hard disk controller 102 And preamplifier reset control circuits 236 and 250 for performing a forced reset. For example, a forced reset of the preamplifier circuit 130 may be desirable to restore from, for example, lockup conditions, or to force immediate error recovery. Figures 6 and 7 schematically illustrate a method for resetting a preamplifier in accordance with an alternative embodiment of the present invention.

특히, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 전치 증폭기를 강제로 리셋하는 리셋 회로를 도시하는 개략적인 회로도이다. 도 6에 도시된 전치 증폭기 리셋 방식은 차동 직렬 데이터 라인 상의 공통-모드 전압을 공통-모드 전압의 공칭 동작 범위를 벗어난 레벨까지 펄싱하는 것(puilsing)을 기반으로 한다. 일반적으로, 도 6은 도 2의 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)의 양방향 직렬 데이터 라인(202-1) 및 라인 멀티플렉싱 회로(210/212)의 CML 구현을 도시한다. 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)은 차동 쌍(ZP, ZN)을 포함하는 차동 전송 라인으로서 도시된다. 더욱이, 각종 라인 구동기/수신기(210-1, 210-2, 212-1 및 212-2)는 차동 라인 구동기/수신기로서 도시된다. 예를 들면, 라인 구동기/수신기(210-1, 210-2, 212-1 및 212-2)는 차동 증폭기가 저항-부하의 CML 증폭기 기술 - 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통한 차동 신호 통신을 가능하게 해주기 위해 차동 라인(ZP, ZN) 상의 공통 모드 전압을 구동함 - 을 가질 때 실행될 수 있다.In particular, Figure 6 is a schematic circuit diagram illustrating a reset circuit for forcibly resetting the preamplifier, in accordance with an embodiment of the present invention. The preamplifier reset scheme shown in Figure 6 is based on puilsing the common-mode voltage on the differential serial data line to a level outside the nominal operating range of the common-mode voltage. Generally, FIG. 6 illustrates a CML implementation of bidirectional serial data line 202-1 and line multiplexing circuitry 210/212 of master / slave serial port control circuit 112/132 of FIG. The bidirectional serial data line 202-1 is shown as a differential transmission line including a differential pair (ZP, ZN). Moreover, the various line drivers / receivers 210-1, 210-2, 212-1 and 212-2 are shown as differential line drivers / receivers. For example, the line driver / receivers 210-1, 210-2, 212-1, and 212-2 may be configured such that the differential amplifier is coupled to a resistor-loaded CML amplifier technology-a differential signal via bidirectional serial data line 202-1 And driving a common mode voltage on the differential lines ZP, ZN to enable communication.

뿐만 아니라, 도 6은 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)에서 실행되는 전치 증폭기 리셋 제어 회로(610), 및 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)에서 실행되는 전치 증폭기 리셋 제어 회로(620)의 실시예를 도시한다. 전치 증폭기 리셋 제어 회로(610)는 Force_Reset 제어 신호의 어써션에 응답하여 차동 쌍(ZP, ZN)의 공통 모드 전압의 레벨을 일시적으로 변동하도록 구성된다. 일 실시예에서, 전치 증폭기 리셋 제어 회로(610)는 제 1 및 제 2 스위치 회로 및 연관된 제 1 및 제 2 후미 전류원(tail current sources)을 이용하여 실행되며, 여기서 제 1 및 제 2 스위치 회로는 각각의 차동 신호 라인(ZP 및 ZN)에 일시적으로 연결되는 전류원의 덕분으로 CML 구동기(210-1 및 210-2)의 부하 저항 양단에서 생성되는 전압으로 인하여 차동 라인(ZP, ZN) 상의 공통 모드 전압의 변동을 일으키는 (예를 들면, 증가시키는) Force_Reset 제어 신호에 의해 제어되는 전송 게이트이다. 6 shows an embodiment of a preamplifier reset control circuit 610 executed in the master serial port control circuit 112 and a preamplifier reset control circuit 620 executed in the slave serial port control circuit 132 Respectively. The preamplifier reset control circuit 610 is configured to temporarily vary the level of the common mode voltage of the differential pair (ZP, ZN) in response to the assertion of the Force_Reset control signal. In one embodiment, the preamplifier reset control circuit 610 is implemented using first and second switch circuits and associated first and second tail current sources, wherein the first and second switch circuits < RTI ID = 0.0 > Due to the voltage source generated across the load resistance of the CML drivers 210-1 and 210-2 due to the current sources temporarily connected to the respective differential signal lines ZP and ZN, the common mode on the differential lines ZP and ZN Is a transfer gate controlled by a Force_Reset control signal that causes (e.g., increases) voltage variations.

(슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132) 내) 전치 증폭기 리셋 제어 회로(620)는 공통 모드 전압의 변동을 검출하고 Reset 제어 신호를 전치 증폭기 회로(130)에 출력하여 전치 증폭기 회로(130)의 리셋을 개시시키도록 구성된다. 특히, 도 6에 도시된 바와 같이, 전치 증폭기 리셋 제어 회로(620)는 로우 패스 필터(622) 및 비교기(624)를 포함한다. 로우 패스 필터(622)는 저항(R10, R12) 및 캐패시터(C10)를 포함한다. 비교기(624)는 로우 패스 필터(622)의 노드(626)에 연결되는 제 1 (비반전) 입력과, 기준 전압(VREF)을 수신하도록 구성된 제 2 (반전) 입력을 갖는다. 기준 전압(VREF)은 소정 레벨에서

Figure pat00001
되게 선택되는데, 여기서
Figure pat00002
는 차동 쌍(ZP, ZN)의 운용하는 공칭의 공통-모드 전압 레벨이며,
Figure pat00003
는 공통-모드 전압에서의 변동을 나타내는 것으로, 이는 검출되었을 때 전치 증폭기 회로(130)의 리셋을 유발한다. 동작 시, 노드(626)에서 전압은 차동 쌍(ZP, ZN)의 공통-모드 전압으로 유지된다. 공통-모드 전압이 기준 전압(VREF) 이상으로 증가(또는 이하로 감소)할 때, 비교기(624)가 트리거되며, Reset 제어 신호가 비교기(624)의 출력에서 생성된다. 로우 패스 필터(622)는 검출 프로세스에서 잡음 여유도를 개선한다. 전치 증폭기의 리셋 동작은 전치 증폭기 회로(130)가 "아웃바운드" 직렬 비트 스트림을 수신하도록 준비시키는데 사용될 수 있다. (In the slave serial port control circuit 132), the preamplifier reset control circuit 620 detects a change in the common mode voltage and outputs a reset control signal to the preamplifier circuit 130 to reset the preamplifier circuit 130 . 6, the pre-amplifier reset control circuit 620 includes a low-pass filter 622 and a comparator 624. The low- The low-pass filter 622 includes resistors R10 and R12 and a capacitor C10. Comparator 624 has a first (non-inverting) input coupled to node 626 of lowpass filter 622 and a second (inverting) input configured to receive reference voltage VREF. The reference voltage VREF is at a predetermined level
Figure pat00001
, Where
Figure pat00002
Is the nominal common-mode voltage level operated by the differential pair (ZP, ZN)
Figure pat00003
Indicates a variation in the common-mode voltage, which causes a reset of the preamplifier circuit 130 when it is detected. In operation, the voltage at node 626 is maintained at the common-mode voltage of the differential pair (ZP, ZN). When the common-mode voltage increases (or decreases below) the reference voltage VREF, the comparator 624 is triggered and a Reset control signal is generated at the output of the comparator 624. The low pass filter 622 improves the noise margin in the detection process. The reset operation of the preamplifier can be used to prepare the preamplifier circuit 130 to receive an "outbound" serial bit stream.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전치 증폭기를 강제 리셋하는 리셋 회로를 도시하는 개략적인 회로도이다. 도 7에 도시된 전치 증폭기 리셋 방식은 사전결정된 시구간 동안 양방향 직렬 데이터 라인 상에서 로직 레벨을 유지하고, 줄-길이 위반(run-length violation)을 검출하여 전치 증폭기 리셋 동작을 개시시킴으로써 강제로 줄-길이 위반시키는 제어 방식을 기반으로 한다. 8B/10B 인코딩이 실행되는 실시예에서, 줄-길이 위반은 8B/10B 인코딩 규칙 하에서 허용되는 최대 기간(maximum span)보다 긴 어떤 시구간 동안 양방향 직렬 데이터 라인(202-1) 상에서 전이 없는 기간을 강제로 만듦으로서 성취된다. 7 is a schematic circuit diagram showing a reset circuit for forcibly resetting a preamplifier according to another embodiment of the present invention. The preamplifier reset scheme shown in FIG. 7 maintains a logic level on the bidirectional serial data line for a predetermined period of time, detects a run-length violation and initiates a preamplifier reset operation to force- It is based on a control method that violates the length. In an embodiment in which 8B / 10B encoding is performed, the line-length violation is a period that does not have a transition on the bidirectional serial data line 202-1 for some period of time that is longer than the maximum span allowed under the 8B / 10B encoding rule It is accomplished by forcing.

일반적으로, 도 7은 도 7이 도 2의 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)의 양방향 직렬 데이터 라인(202-1) 및 라인 멀티플렉싱 회로(210/212)의 CML 구현을 도시하는 점에서 도 6과 유사한데, 여기서 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)은 차동 쌍(ZP, ZN)을 포함하는 차동 전송 라인으로서 도시되며, 라인 구동기/수신기(210-1, 210-2, 212-1 및 212-2)는 차동 라인 구동기/수신기로서 도시된다. Generally, FIG. 7 illustrates a CML implementation of bi-directional serial data line 202-1 and line multiplexing circuit 210/212 of master / slave serial port control circuit 112/132 of FIG. 2 Where bidirectional serial data line 202-1 is shown as a differential transmission line including differential pair ZP and ZN and line driver / receivers 210-1, 210-2, 212- 1 and 212-2 are shown as a differential line driver / receiver.

더욱이, 도 7은 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)에서 실행되는 전치 증폭기 리셋 제어 회로(710), 및 슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132)에서 실행되는 전치 증폭기 리셋 제어 회로(720)의 실시예를 도시한다. 전치 증폭기 리셋 제어 회로(710)는 Force_Reset 제어 신호를 수신하도록 구성된 제 1 입력과 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전송되는 "아웃바운드" 직렬 비트 스트림을 수신하도록 구성된 제 2 입력을 포함한다. Force_Reset 제어 신호가 로직 1 레벨로 어써트될 때, OR 게이트(710)에 입력되는 직렬 비트 스트림의 데이터 비트의 로직 레벨에 무관하게, OR 게이트(710)의 출력은 로직 1 레벨로 유지할 것이다. 이와 같이, 양방향 직렬 데이터 라인 상의 로직 레벨은 Force_Reset 제어 신호가 어써트된 채로 있는 사전에 결정된 시구간 동안 로직 1 레벨로 유지될 것이고, 그래서 양방향 직렬 데이터 라인에서 줄 길이 위반을 일으킬 것이다. 8B/10B 인코딩이 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 직렬 비트 스트림을 전송하는데 사용되는 일 실시예에서, Force_Reset 제어 신호는 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 전송된 인코딩된 직렬 비트 스트림의 d,k=0,4 줄-길이 제약의 의미 있는 위반을 일으키는 주어진 시구간 동안 어써트된 채로 남아 있는다.7 shows an embodiment of the preamplifier reset control circuit 710 executed in the master serial port control circuit 112 and the preamplifier reset control circuit 720 executed in the slave serial port control circuit 132 do. The preamplifier reset control circuit 710 includes a first input configured to receive the Force_Reset control signal and a second input configured to receive an "outbound" serial bit stream transmitted over the bidirectional serial data line 202-1 . When the Force_Reset control signal is asserted to a logic one level, the output of OR gate 710 will remain at a logic one level, regardless of the logic level of the data bits of the serial bit stream input to OR gate 710. As such, the logic level on the bidirectional serial data line will remain at logic one level for a predetermined time period during which the Force_Reset control signal remains asserted, thus causing a line length violation in the bidirectional serial data line. In one embodiment, in which the 8B / 10B encoding is used to transmit a serial bit stream over the bidirectional serial data line 202-1, the Force_Reset control signal is applied to the encoded serial bit 202-1 transmitted via the bidirectional serial data line 202-1 The stream d, k = 0, 4 - a meaningful length constraint It remains asserted for a given time period causing the violation.

(슬레이브 직렬 포트 제어 회로(132) 내) 전치 증폭기 리셋 제어 회로(720)는 수신된 직렬 비트 스트림에서 줄-길이 위반을 검출하고 Reset 제어 신호를 전치 증폭기 회로(130)에 출력하여 전치 증폭기 회로(130)의 리셋을 개시시키도록 구성된다. 특히, 도 7에 도시된 바와 같이, 전치 증폭기 리셋 제어 회로(720)는 로우 패스 필터(722) 및 비교기(724)를 포함한다. 로우 패스 필터(722)는 저항(R20) 및 캐패시터(C20)를 포함한다. 비교기(724)는 로우 패스 필터(722)의 노드(726)에 연결되는 제 1 (비반전) 입력과, 임계 전압(VT)을 수신하도록 구성된 제 2 (반전) 입력을 갖는다. 비교기(724)는 로우 패스 필터(722)의 노드(726) 상의 전압을 임계 전압(VT)과 비교하여 런-타임 위반이 생성하는 시점을 결정하도록 구성된다.(In the slave serial port control circuit 132), the preamplifier reset control circuit 720 detects a line-length violation in the received serial bit stream and outputs a Reset control signal to the preamplifier circuit 130, 130 to start resetting. 7, the pre-amplifier reset control circuit 720 includes a low-pass filter 722 and a comparator 724. The low- The low-pass filter 722 includes a resistor R20 and a capacitor C20. Comparator 724 has a first (non-inverting) input coupled to node 726 of lowpass filter 722 and a second (inverting) input configured to receive a threshold voltage VT. A comparator 724 is configured to compare the voltage on node 726 of lowpass filter 722 with a threshold voltage VT to determine when the run-time violation will occur.

특히, 도 7은 노드(728)에서 생성되는 예시적인 파형, 즉 라인 수신기(212-2)의 출력뿐만 아니라, 노드(728)에서의 파형에 응답하여 노드(726)에서 생성되는 예시적인 파형을 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 라인 수신기(212-2)의 출력 노드(728)에서 로직 레벨은 (시간 t1 내지 t2의 Force_Reset 제어 신호의 어써션에 응답하여) t1 내지 t2 의 시구간 동안 로직 1 레벨로 유지되며, 이는 노드(726)에서의 전압이 임계 전압(VT)까지 상승하게 만든다. 노드(726)에서의 전압이 VT 레벨까지 상승할 때, 비교기(724)가 트리거되며, Reset 제어 신호가 비교기(724)의 출력에서 생성된다. 실제로, 전치 증폭기 리셋 제어 회로(720)는 비동기 타이머로서 기능하는데, 여기서 수신된 직렬 비트 스트림에서 상승 에지가 생성할 때마다 비동기 타이머는 리셋되며, 비동기 타이머가 오버플로우일 때(즉, 노드(726)에서 전압이 임계 전압(VT)에 도달할 때), 강제 수행한 런-타임 위반이 생성하여 전치 증폭기 회로(130)를 리셋하기 시작했다고 가정한다. 로우 패스 필터(722)는 검출 프로세스에서 잡음 여유도를 개선한다.7 illustrates an exemplary waveform generated at node 726 in response to a waveform at node 728 as well as an exemplary waveform generated at node 728, Respectively. 7, the logic level at the output node 728 of the line receiver 212-2 is at logic level 1 (in response to the assertion of the Force_Reset control signal from time tl to t2) during the time period < RTI ID = Which causes the voltage at node 726 to rise to the threshold voltage VT. When the voltage at node 726 rises to the VT level, comparator 724 is triggered and a Reset control signal is generated at the output of comparator 724. In practice, the preamplifier reset control circuit 720 functions as an asynchronous timer, where the asynchronous timer is reset each time a rising edge is generated in the received serial bit stream, and when the asynchronous timer overflows (i.e., ), It is assumed that a run-time violation that has been forcibly performed has occurred and has begun to reset the preamplifier circuit 130. The low pass filter 722 improves the noise margin in the detection process.

본 발명의 다른 실시예에서, 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같은 데이터 저장 디바이스는 데이터 저장 디바이스의 각종 컴포넌트들 사이의 통신을 지원하는 아날로그 버스(200)와 디지털 버스(202) 및 가수부 라인(204)을 구현하기 위한 다른 프레임워크를 포함하도록 수정될 수 있다. 예를 들면, 도 2는 양방향 직렬 데이터 라인(200-1, 200-2, 200-3 및 200-4)으로 구현되는 것으로 도시되어 있지만, 아날로그 버스(200)는 2014년 5월 1일 "Multiplexed Communication In A Storage Device, 저장 디바이스에서 다중화된 통신)이라는 명칭으로 출원된 본 출원과 공동 소유의 미국 특허 출원 제 14/267,354 호에 개시된 바와 같은 회로 및 방법을 이용하는 다중화된 양방향 아날로그 버스로서 구현될 수 있으며, 위 특허 출원의 개시 내용은 본 명세서에서 참조문헌으로 인용된다. 예를 들면, 이 출원은 아날로그 버스의 복수의 신호 라인이 멀티플렉싱 회로에 의해 제어되는 아날로그 버스 프레임워크를 개시하며, 여기서 멀티플렉싱 회로는 기록 채널 회로와 전치 증폭기 회로 사이에서 아날로그 버스의 하나 이상의 신호 라인을 통한 판독 및 기록 정보 신호의 양방향 전송을 제어한다. 다중화된 아날로그 버스 프레임워크는 판독 동작 동안 판독 데이터 신호가 판독 신호 라인을 통해 일 방향으로 전송되게 하는 한편, 기록 동작 동안 기록 제어 신호가 예를 들면, 동일 판독 신호 라인을 통해 반대 방향으로 전송되게 한다. In another embodiment of the present invention, a data storage device as shown in Figures 1 and 2 includes an analog bus 200 that supports communication between various components of a data storage device, a digital bus 202, Lt; RTI ID = 0.0 > 204 < / RTI > For example, although FIG. 2 is shown as being implemented as bidirectional serial data lines 200-1, 200-2, 200-3, and 200-4, analog bus 200 is described as "Multiplexed Directional analog bus using circuits and methods as disclosed in commonly owned U. S. Patent Application Serial No. 14 / 267,354, filed under the name " Communication In A Storage Device, Multiplexed in Storage Device " For example, this application discloses an analog bus framework in which a plurality of signal lines of an analog bus are controlled by a multiplexing circuit, wherein the multiplexing circuit Directional readout of the read and write information signals through one or more signal lines of the analog bus between the write channel circuit and the preamplifier circuit, The multiplexed analog bus framework allows a read data signal to be transferred in one direction through the read signal line during a read operation while a write control signal during a write operation is read in the opposite direction Lt; / RTI >

본 발명의 다른 실시예에서, 가수부 라인(204)을 통해 전송되는 하나 이상의 제어 신호는 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)의 제어하에 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)을 통해 하드 디스크 제어기(102)와 전치 증폭기 회로(130) 사이에서 전송될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 가수부 제어 신호는 예를 들면, 2012년 12월 10월 12일 "Preamplifier-To-Channel Communication in a Storage Device, 저장 디바이스에서 전치 증폭기-채널 간 통신"이라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 13/650,474 호와, 2012년 12월 19일 "Tag Multiplication Via A Preamplifier Interface, 전치 증폭기 인터페이스를 통한 태그 증배"라는 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제 13/719,615 호에 개시된 바와 같은 회로 및 방법을 이용하여 직렬 포트를 통해 전송될 수 있다. 이들 특허 출원은 본 명세서에서 논의된 것으로서 가수부 신호를 생성하고 직렬 포트 프레임워크 내에 합치기 위해, 도 2의 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132) 내에 포함될 수 있는 방법 및 제어 회로를 기술하고 있다. 일반적으로, 미국 특허 출원 제 13/650,474 호는 가수부 신호를 일원화된 고속의 직렬 포트에다 합치기 위한 방법을 개시하고 있다. 더욱이, 미국 특허출원 제 13/719,615 호는 부가적인 시그널링 와이어를 필요로 하지 않고도 전치 증폭기 회로 내에서 부가적인 가수부 신호를 생성하기 위한 방법을 개시하고 있다. 이들 출원은 공동으로 양도되어 있으며 그 전체가 본 명세서에서 참조문헌으로 인용된다. In another embodiment of the present invention, one or more control signals transmitted over the mantissa sub-line 204 are transferred via the bidirectional serial data line 202-1 under the control of the master / slave serial port control circuit 112/132, May be transmitted between the disk controller 102 and the preamplifier circuit 130. [ For example, the one or more mantissa control signals may be, for example, as described in " Preamplifier-To-Channel Communication in a Storage Device, Preamplifier-to-Channel Communication in Storage Device " U.S. Patent Application No. 13 / 650,474, and U.S. Patent Application No. 13 / 719,615, filed on December 19, 2012 entitled " Tag Multiplication Via A Preamplifier Interface, Tag Extension via Preamplifier Interface & And methods using a serial port. These patent applications describe methods and control circuits that may be included within the master / slave serial port control circuitry 112/132 of FIG. 2 to generate a mantissa signal and combine it into a serial port framework as discussed herein have. Generally, U.S. Patent Application No. 13 / 650,474 discloses a method for combining a mantissa signal into a unified high speed serial port. Moreover, U.S. Patent Application No. 13 / 719,615 discloses a method for generating additional mantissa signals in a preamplifier circuit without requiring additional signaling wires. These applications are commonly assigned and are incorporated herein by reference in their entirety.

본 발명의 다른 실시예에서, 직렬 포트의 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)은 기록 채널 회로(110) 및 전치 증폭기 회로(130)에 의해 저장 매체(170)에 대해 데이터 액세스 동작을 수행하도록 사용되는, 신호 라인(200-1, 200-2, 200-3 및 200-4) 중 하나 이상을 이용하여 구현된다. 그러한 실시예에서, 저장 디바이스는 아날로그 버스(200)의 하나 이상의 신호 라인이 저장 매체(170)에 대해 데이터 액세스 동작을 수행하는데 이용되지 않는 시구간 동안 아날로그 버스(200)의 하나 이상의 신호 라인을 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)와 공유할 수 있도록 구성되는 멀티플렉싱 회로를 더 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시예는 이제 예를 들면, 도 8 및 도 9를 참조하여 더 상세하게 기술될 것이다.The bidirectional serial data line 202-1 of the serial port is used by the write channel circuitry 110 and the preamplifier circuitry 130 to perform data access operations on the storage medium 170. In another embodiment of the present invention, Which is implemented using one or more of the signal lines 200-1, 200-2, 200-3, and 200-4. In such an embodiment, the storage device may be configured to master one or more signal lines of the analog bus 200 during a time period during which one or more signal lines of the analog bus 200 are not used to perform data access operations to the storage medium 170 / Slave serial port control circuit 112/132. Exemplary embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to Figures 8 and 9, for example.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 직렬 포트용 양방향 직렬 데이터 라인을 구현하기 위해 아날로그 버스의 신호 라인을 이용하여 제어기와 전치 증폭기 사이의 직렬 포트 통신을 지원하는 제어 회로를 갖는 데이터 저장 디바이스를 개략적으로 도시한다. 특히, 도 8은 도 2의 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)이 아날로그 버스(200)의 판독 데이터 신호 라인(예를 들면, 신호 라인(200-3))을 이용하여 구현된다는 것을 제외하고는, 도 2의 실시예와 유사한 데이터 저장 디바이스(800)를 도시한다. 도 8의 실시예에서, 판독 신호 라인(200-3)은 저장 디바이스(800)의 판독 동작 동안 (전치 증폭기 회로(130)의) 판독 회로(258)로부터 (기록 채널 회로(110)의) 판독 데이터 회로(214)로 판독 데이터(RD3)를 전송하기 위한 단방향 라인으로서 작용한다. 또한, 판독 신호 라인(200-3)은 앞에서 기술된 프로토콜을 이용하여, 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132) 사이에서 직렬 비트 스트림을 전송하기 위한 단방향 직렬 데이터 라인으로서 작용한다.8 illustrates a data storage device having control circuitry for supporting serial port communication between a controller and a preamplifier using signal lines of an analog bus to implement bidirectional serial data lines for a serial port, according to an embodiment of the present invention. FIG. In particular, FIG. 8 is a block diagram of an embodiment of the present invention, except that the bidirectional serial data line 202-1 of FIG. 2 is implemented using a read data signal line (e.g., signal line 200-3) , A data storage device 800 similar to the embodiment of FIG. 8, read signal line 200-3 may be read from read circuit 258 (of pre-amplifier circuit 130) (of write channel circuit 110) during a read operation of storage device 800 And serves as a unidirectional line for transferring the read data RD3 to the data circuit 214. [ In addition, the read signal line 200-3 serves as a unidirectional serial data line for transferring a serial bit stream between the master / slave serial port control circuits 112/132, using the protocol described above.

도 8의 예시적인 실시예에서, 판독 신호 라인(200-3)은 기록 게이트 제어 신호(+WRITE/-READ)에 의해 판독 신호 라인(200-3)을 판독 데이터 회로(214) 및 판독 회로(258)로부터 연결 또는 연결 해제하도록 제어(인에이블/디스에이블)되는 라인 수신기(802) 및 라인 구동기(804)(예를 들면, CML 차동 증폭기들)를 포함한다. 또한, 기록 게이트 제어 신호(+WRITE/-READ)는 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)에 인가되어 직렬 포트 제어 회로(112/132) 내 라인 멀티플렉싱 회로(210/212)가 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)를 판독 신호 라인(200-3)으로부터 연결 또는 연결 해제하도록 제어한다. 일 실시예에서, 기록 게이트 제어 신호(+WRITE/-READ)는 실행되는 판독 동작 또는 기록 동작에 따라서 직렬 포트 제어 회로(112/132)에 의해 라인 멀티플렉싱 회로(210/212)를 제어하는데 사용된다.8, the read signal line 200-3 is connected to the read data circuit 214 via the read data circuit 214 and the read circuit 200-3 via the write gate control signal (+ WRITE / -READ) (E.g., CML differential amplifiers) that are controlled (enabled / disabled) to connect or disconnect from the line drivers 258 and 258, respectively. In addition, the write gate control signal (+ WRITE / -READ) is applied to the master / slave serial port control circuit 112/132 so that the line multiplexing circuit 210/212 in the serial port control circuit 112/132 is connected to the master / And controls the slave serial port control circuit 112/132 to connect or disconnect from the read signal line 200-3. In one embodiment, the write gate control signal (+ WRITE / -READ) is used to control the line multiplexing circuit 210/212 by the serial port control circuit 112/132 in accordance with the read or write operation being performed .

일괄하여, 라인 수신기와 라인 구동기(802 및 804) 및 라인 멀티플렉싱 회로(210/212)는 판독 동작 동안 기록 게이트 제어 신호(+WRITE/-READ)에 의해 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)를 판독 신호 라인(200-3)으로부터 연결 해제하고, 그리고 기록 동작 동안 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)를 판독 신호 라인(200-3)에 연결하도록 제어되는 멀티플렉싱 회로를 포함한다. 특히, 판독 동작 동안, 라인 수신기 및 구동기(802 및 804)는 기록 게이트 제어 신호(+WRITE/-READ)에 응답하여 활성화되어서 판독 데이터(RD3)를 전치 증폭기 회로(130)로부터 기록 채널 회로(110)로 전송할 수 있게 해주는 반면, 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)의 라인 멀티플렉싱 회로(210/212)는 판독 동작 동안 판독 신호 라인(200-3)을 통한 직렬 비트 스트림의 전송을 방지하도록 비활성화된다. 또한, 기록 동작 동안, 라인 수신기 및 구동기(802 및 804)는 기록 게이트 제어 신호(+WRITE/-READ)에 응답하여 비활성화되는 반면, 직렬 포트 제어 회로(112/132)의 라인 멀티플렉싱 회로(210/212)는 활성화되어서, 앞에서 논의된 바와 같은 직렬 포트 제어 방식을 이용하여, 기록 동작 동안 판독 신호 라인(200-3)을 이용하여 직렬 포트 통신을 가능하게 한다.Collectively, the line receivers and line drivers 802 and 804 and the line multiplexing circuit 210/212 are connected to the master / slave serial port control circuit 112/132 by a write gate control signal (+ WRITE / -READ) ) From the read signal line 200-3 and to connect the master / slave serial port control circuit 112/132 to the read signal line 200-3 during the write operation . In particular, during a read operation, the line receiver and drivers 802 and 804 are activated in response to a write gate control signal (+ WRITE / -READ) to transfer read data RD3 from the preamplifier circuit 130 to the write channel circuit 110 While the line multiplexing circuitry 210/212 of the master / slave serial port control circuit 112/132 prevents transmission of the serial bit stream through the read signal line 200-3 during the read operation . Also, during a write operation, the line receiver and drivers 802 and 804 are deactivated in response to the write gate control signal (+ WRITE / -READ), while the line multiplexing circuit 210 / 212 are activated to enable serial port communication using the read signal line 200-3 during a write operation, using the serial port control scheme as discussed above.

도 8의 실시예에서, 전치 증폭기 회로(130)는 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)가 판독 신호 라인(200-3)에 액세스하지 않으므로 판독 동작 동안 변경될 수 없다. 도 8의 실시예가 직렬 포트의 양방향 직렬 데이터 라인으로서 아날로그 버스(200)의 판독 신호 라인의 공유 사용을 예시하고 있지만, 다른 실시예에서, 아날로그 버스(200)의 기록 신호 라인(예를 들면, 신호 라인(신호 라인(200-4))은 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)에 의해 직렬 포트의 양방향 직렬 데이터 라인으로서 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)의 라인 멀티플렉싱 회로(210/212)는 판독 동작 동안 활성화되어서 판독 신호 라인(200-3)을 이용하여 직렬 포트 통신을 가능하게 해줄 것이며, 기록 동작 동안에는 비활성화될 것이다. 이와 같이, 전치 증폭기 회로(130)는 기록 동작 동안에는 변경되지 않을 수 있다.In the embodiment of FIG. 8, the preamplifier circuit 130 can not be changed during the read operation because the master / slave serial port control circuit 112/132 does not access the read signal line 200-3. Although the embodiment of FIG. 8 illustrates the sharing use of the read signal lines of the analog bus 200 as bidirectional serial data lines of the serial port, in another embodiment, the write signal lines (e.g., Line (signal line 200-4) may be used as the bidirectional serial data line of the serial port by the master / slave serial port control circuit 112/132. In this embodiment, the master / slave serial port control circuit 112/132 will be enabled during the read operation to enable serial port communication using the read signal line 200-3 and will be inactive during the write operation. The amplifier circuit 130 may not change during the write operation.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 직렬 포트용 양방향 직렬 데이터 라인을 구현하기 위해 아날로그 버스의 신호 라인을 이용하여 제어기와 전치 증폭기 사이의 직렬 포트 통신을 지원하는 제어 회로를 갖는 데이터 저장 디바이스를 개략적으로 도시한다. 특히, 도 9는 도 2의 양방향 직렬 데이터 라인(202-1)이 기록 동작 동안에는 아날로그 버스(200)의 판독 데이터 신호 라인(200-3)을 이용하여 구현되고 판독 동작 동안에는 아날로그 버스(200)의 기록 데이터 신호 라인(200-4)을 이용하여 구현되는 것을 제외하고는, 도 2 및 도 8의 실시예와 유산한 데이터 저장 디바이스(900)을 도시한다.9 is a block diagram of a data storage device having a control circuit that supports serial port communication between a controller and a preamplifier using a signal line of an analog bus to implement a bidirectional serial data line for a serial port, Fig. In particular, FIG. 9 shows that the bidirectional serial data line 202-1 of FIG. 2 is implemented using the read data signal line 200-3 of the analog bus 200 during a write operation and the read data signal line 200-3 of the analog bus 200 during a read operation. And data storage device 900 that is inferior to the embodiment of FIGS. 2 and 8, except that it is implemented using write data signal line 200-4.

도 9의 실시예에서, 판독 신호 라인(200-3)은 저장 디바이스(900)의 판독 동작 동안 판독 데이터(RD3)를 (전치 증폭기 회로(130)의) PLL 회로(238)로부터 (기록 채널 회로(110)의) 판독 데이터 회로(214)로 전송하기 위한 단방향 라인으로서 작용한다. 더욱이, 기록 신호 라인(200-4)은 기록 데이터(WD)를 저장 디바이스(900)의 기록 동작 동안 (기록 채널 회로(110)의) 기록 데이터 회로(216)로부터 (전치 증폭기 회로(130)의) 기록 회로(260)로 전송하기 위한 단방향 라인으로서 작용한다. 또한, 아날로그 버스(200)의 판독 신호 라인(200-3)은 기록 동작 동안 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132) 사이에서 직렬 비트 스트림을 전송하기 위한 양방향 직렬 데이터 라인으로서 작용하는 한편, 아날로그 버스(200)의 기록 신호 라인(200-4)은 판독 동작 동안 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132) 사이에서 직렬 비트 스트림을 전송하기 위한 양방향 직렬 데이터 라인으로서 작용한다.9, the read signal line 200-3 outputs read data RD3 (from the preamplifier circuit 130) from the PLL circuit 238 (during the read operation of the storage device 900) (To the read data circuitry 214 of the memory device 110). Furthermore, the write signal line 200-4 supplies the write data WD from the write data circuit 216 (of the write channel circuit 110) (of the preamplifier circuit 130) ) Writing circuit 260. The write circuit 260 is a non-volatile memory. In addition, the read signal line 200-3 of the analog bus 200 serves as a bidirectional serial data line for transferring a serial bit stream between the master / slave serial port control circuits 112/132 during a write operation, The write signal line 200-4 of the analog bus 200 serves as a bidirectional serial data line for transferring a serial bit stream between the master / slave serial port control circuits 112/132 during a read operation.

도 9의 예시적인 실시예에서, 도 8의 실시예와 유사하게, 판독 신호 라인(200-3)은 기록 게이트 제어 신호(+WRITE/-READ)에 의해 판독 신호 라인(200-3)을 판독 데이터 회로(214) 및 판독 회로(258)로부터 연결 또는 연결 해제하도록 제어되는 라인 수신기(802) 및 라인 구동기(804)(예를 들면, CML 차동 증폭기들)를 포함한다. 유사하게, 기록 신호 라인(200-4)은 기록 게이트 제어 신호(+WRITE/-READ)에 의해 신호 라인(200-4)을 기록 데이터 회로(216) 및 기록 회로(260)로부터 연결 또는 연결 해제하도록 제어되는 라인 수신기(902) 및 라인 구동기(904)(예를 들면, CML 차동 증폭기들)를 포함한다.In the exemplary embodiment of FIG. 9, similar to the embodiment of FIG. 8, the read signal line 200-3 reads the read signal line 200-3 by the write gate control signal (+ WRITE / -READ) Includes a line receiver 802 and a line driver 804 (e.g., CML differential amplifiers) that are controlled to connect or disconnect from the data circuit 214 and the read circuit 258. Similarly, the write signal line 200-4 is connected or disconnected from the write data circuit 216 and the write circuit 260 by the write gate control signal (+ WRITE / -READ) A line driver 902 and a line driver 904 (e.g., CML differential amplifiers) that are controlled to be controlled.

또한, 저장 디바이스(900)는 수행되는 기록 또는 판독 동작에 따라서, 기록 게이트 제어 신호(+WRITE/-READ)에 의해 마스터 시리얼 포트 제어 회로(112)를 판독 신호 라인(200-3) 또는 기록 신호 라인(200-4) 중 어느 하나에 연결하도록 제어되는 스위칭 회로(906)를 포함한다. 유사하게, 저장 디바이스(900)는 수행되는 기록 또는 판독 동작에 따라서, 기록 게이트 제어 신호(+WRITE/-READ)에 의해 슬레이브 시리얼 포트 제어 회로(132)를 판독 신호 라인(200-3) 또는 기록 신호 라인(200-4) 중 어느 하나에 연결하도록 제어되는 스위칭 회로(908)를 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 스위칭 회로(906 및 908)는 예를 들면, 라인 멀티플렉싱 회로(210/212)와 유사한 라인 구동기/수신기의 상보 쌍을 이용하여 실행된다. In addition, the storage device 900 can be connected to the master serial port control circuit 112 by the write gate control signal (+ WRITE / -READ) according to the write or read operation to be performed, And a switching circuit 906 controlled to be connected to any one of the lines 200-4. Similarly, the storage device 900 may control the slave serial port control circuit 132 by the write gate control signal (+ WRITE / -READ) to the read signal line 200-3 or write And a switching circuit 908 controlled to be connected to any one of the signal lines 200-4. In one embodiment, each switching circuit 906 and 908 is implemented using a complementary pair of line drivers / receivers, for example, similar to the line multiplexing circuit 210/212.

일괄하여, 라인 수신기(802, 804, 902및 904) 및 스위칭 회로(906/908)는 기록 게이트 제어 신호(+WRITE/-READ)에 의해 제어되는 멀티플렉싱 회로를 포함하며, 여기서 판독 동작 동안, 멀티플렉싱 회로(802/804/902/904/906/908)는 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)를 판독 신호 라인(200-3)로부터 연결해제하고, 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)를 기록 신호 라인(200-4)에 연결하도록 구성된다. 그러므로, 판독 동작 동안, 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)는 기록 신호 라인(200-4)을 양방향 직렬 데이터 라인으로서 이용할 수 있지만, 판독 데이터(RD3)는 판독 신호 라인(200-3)을 통해 전송된다. 한편, 기록 동작 동안, 멀티플렉싱 회로(802/804/902/904/906/908)는 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)를 판독 신호 라인(200-3)에 연결하고, 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)를 기록 신호 라인(200-4)으로부터 연결 해제하도록 구성된다. 그러므로, 기록 동작 동안, 마스터/슬레이브 직렬 포트 제어 회로(112/132)는 판독 신호 라인(200-3)을 양방향 직렬 데이터 라인으로서 이용할 수 있지만, 기록 데이터(WD)는 기록 신호 라인(200-4)을 통해 전송된다. 도 9의 실시예는 직렬 포트 트랜잭션을 두 판독 및 기록 동작 동안 모두 생성하게 하면서, 아날로그 버스의 신호 라인을 양방향 직렬 데이터 라인으로서 이용한다. Collectively, the line receivers 802, 804, 902 and 904 and the switching circuits 906/908 comprise multiplexing circuits controlled by a write gate control signal (+ WRITE / -READ), during which the multiplexing Circuit 802 / 804/902/904/906/908 disconnects the master / slave serial port control circuit 112/132 from the read signal line 200-3 and the master / slave serial port control circuit 112 / 132) to the recording signal line 200-4. Therefore, during the read operation, the master / slave serial port control circuit 112/132 can use the write signal line 200-4 as the bidirectional serial data line, but the read data RD3 is supplied to the read signal line 200-3 ≪ / RTI > On the other hand, during the write operation, the multiplexing circuit 802/804/902/904/906/908 connects the master / slave serial port control circuit 112/132 to the read signal line 200-3, And to disconnect the serial port control circuit 112/132 from the write signal line 200-4. Therefore, during the write operation, the master / slave serial port control circuit 112/132 can use the read signal line 200-3 as a bidirectional serial data line, but the write data WD is transferred to the write signal line 200-4 ≪ / RTI > The embodiment of Figure 9 utilizes the signal line of the analog bus as a bidirectional serial data line while allowing a serial port transaction to occur both during both read and write operations.

본 발명의 다른 실시예에서, 다중 디스크-기반의 저장 디바이스(10)(도 1)는 도 10에 도시된 바와 같은 가상의 저장 시스템 내에 포함될 수 있다. 특히, 도 10은 도 1에 도시된 형태의 복수의 디스크-기반 저장 디바이스를 포함하는 가상 저장 시스템(1000)의 블록도이다. 저장 가상화 시스템이라고도 지칭되는 가상 저장 시스템(1000)은 예시적으로 RAID 시스템(1020)에 결합되는 가상 저장 제어기(1010)를 포함하며, 여기서 RAID는 독립적 디스크의 중복 배열(Redundant Array of Independent Disks)을 말한다. 더 구체적으로 RAID 시스템(1020)은 (10-1, 10-2, ..., 10-N)으로 표시된 N개의 개개의 저장 디바이스를 포함하며, 이들 중 하나 이상은 본 명세서에서 논의된 것과 같은 다중화된 통신 제어 회로를 갖는 도 1에 도시된 바와 같은 저장 디바이스(10)의 실시예를 포함하는 것으로 구성된다고 가정된다. 하드 디스크 드라이브 또는 본 명세서에서 개시된 형태의 다른 디스크-기반 저장 디바이스를 포함하는 이러한 그리고 다른 가상의 저장 시스템은 본 발명의 실시예로 간주된다. 호스트 처리 디바이스는 또한 가상의 저장 시스템의 한 요소일 수 있으며, 가상 저장 제어기(1010)를 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the multiple disk-based storage device 10 (FIG. 1) may be included in a virtual storage system as shown in FIG. In particular, FIG. 10 is a block diagram of a virtual storage system 1000 that includes a plurality of disk-based storage devices of the type shown in FIG. A virtual storage system 1000, also referred to as a storage virtualization system, includes a virtual storage controller 1010, which is illustratively coupled to a RAID system 1020, wherein a RAID is a redundant array of independent disks It says. More specifically, RAID system 1020 includes N individual storage devices labeled 10-1, 10-2, ..., 10-N, one or more of which may be the same as discussed herein It is assumed to comprise an embodiment of the storage device 10 as shown in Fig. 1 with multiplexed communication control circuitry. These and other virtual storage systems, including hard disk drives or other disk-based storage devices of the type described herein, are considered embodiments of the present invention. The host processing device may also be a component of a virtual storage system and may include a virtual storage controller 1010.

본 발명의 실시예가 본 명세서에서 첨부 도면을 참조하여 기술되었을지라도, 본 발명의 실시예는 기술된 실시예로 제한되지 않으며, 본 기술에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다음과 같은 청구범위의 범주 내에서 본 발명의 다른 실시예로 귀결되는 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. Although embodiments of the present invention have been described herein with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the embodiments of the present invention are not limited to the described embodiments, It should be understood that various changes and modifications may be made therein which result in other embodiments of the invention.

Claims (10)

저장 디바이스에서 제어기와 전치 증폭기 사이의 통신을 제공하는 방법으로서,
단일의 양방향 직렬 데이터 라인(a single bidirectional serial data line)을 통해 상기 제어기와 상기 전치 증폭기 사이에서 디지털 신호를 전송하도록 구성되는 직렬 포트를 구현하는 단계와,
상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 상기 제어기로부터 상기 전치 증폭기로의 제 1 방향 또는 상기 전치 증폭기로부터 상기 제어기로의 제 2 방향 중 어느 한 방향으로 선택적으로 디지털 신호를 전송하도록 상기 직렬 포트를 제어하는 단계를 포함하는
방법.
A method of providing communication between a controller and a preamplifier in a storage device,
Implementing a serial port configured to transmit a digital signal between the controller and the preamplifier via a single bidirectional serial data line;
Controlling the serial port to selectively transmit a digital signal in either a first direction from the controller to the preamplifier or a second direction from the preamplifier to the controller via the bidirectional serial data line, Included
Way.
제 1 항에 있어서,
상기 직렬 포트를 제어하는 단계는,
상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 상기 제어기로부터 상기 전치 증폭기로 직렬 비트 스트림을 전송하는 단계와,
상기 전치 증폭기 내 위상-고정 루프 회로(a phase-locked loop circuit)를 이용하여 클럭 신호 - 상기 클럭 신호는 상기 전치 증폭기에 의해 수신되는 상기 직렬 비트 스트림의 비트 레이트에 기초하여 생성됨 - 를 생성하는 단계와,
상기 클럭 신호를 이용하여 상기 전치 증폭기에 의해 수신되는 상기 직렬 비트 스트림을 수신하고 역직렬화(deserialize)하는 단계와,
방향 전환 제어 신호(a direction switch control signal)를 상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 상기 전치 증폭기로 전송하는 단계를 포함하고,
상기 전치 증폭기에 의해 상기 방향 전환 제어 신호가 검출된 이후,
상기 전치 증폭기의 상기 위상-고정 루프 회로의 위상 및 주파수 조절을 중단(suspend)하고 상기 전치 증폭기의 위상-고정 루프로부터 출력되는 고정 클럭 신호(a static clock signal)를 유지하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계와,
상기 전치 증폭기에 의해 상기 양방향 직렬 데이터 라인의 제어를 맡는(assuming) 단계와,
상기 고정 클럭 신호를 이용하여 데이터를 직렬화하고 상기 전치 증폭기로부터 상기 제어기로 상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 전송하는 단계를 포함하는
방법.
The method according to claim 1,
Wherein controlling the serial port comprises:
Transmitting a serial bit stream from the controller to the preamplifier via the bidirectional serial data line;
Generating a clock signal using a phase-locked loop circuit in the preamplifier, wherein the clock signal is generated based on a bit rate of the serial bit stream received by the preamplifier, Wow,
Receiving and deserializing the serial bit stream received by the preamplifier using the clock signal;
And transmitting a direction switch control signal via the bidirectional serial data line to the preamplifier,
After the direction switching control signal is detected by the preamplifier,
A control signal for suspending phase and frequency regulation of the phase-locked loop circuit of the preamplifier and for maintaining a static clock signal output from the phase-locked loop of the preamplifier Step,
Assuming control of the bidirectional serial data line by the preamplifier;
Serializing the data using the fixed clock signal and transmitting the data from the preamplifier to the controller via the bidirectional serial data line
Way.
제 2 항에 있어서,
상기 방향 전환 제어 신호를 상기 전치 증폭기로 전송하는 단계는,
상기 제어기로부터 상기 전치 증폭기로 전송되는 디지털 신호와 연관된 어써트된 플래그 비트(an asserted flag bit)를 검출하는 단계와,
상기 어써트된 플래그 비트에 응답하여 상기 방향 전환 제어 신호를 생성하여 상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 상기 전치 증폭기로 전송하는 단계를 포함하며,
상기 직렬 포트를 제어하는 단계는 상기 방향 전환 제어 신호의 전송 이후에 상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 상기 연관된 디지털 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는
방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the step of transmitting the directional switching control signal to the preamplifier comprises:
Detecting an asserted flag bit associated with the digital signal transmitted from the controller to the preamplifier;
Generating the direction switching control signal in response to the asserted flag bit and transmitting the direction switching control signal to the preamplifier through the bidirectional serial data line,
Wherein the step of controlling the serial port further comprises transmitting the associated digital signal via the bidirectional serial data line after transmission of the redirection control signal
Way.
제 2 항에 있어서,
상기 직렬 포트를 제어하는 단계는 상기 제어기 내 위상-고정 루프 회로에 입력되는 기준 신호에 기초하여 상기 위상-고정 루프 회로를 이용하여 상기 제어기에서 클럭 신호를 생성하는 단계를 더 포함하며,
상기 제어기에서 상기 클럭 신호를 생성하는 단계는,
포트 비트 레이트 클럭 신호를 상기 기준 신호로서 사용하여, 상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 상기 제어기로부터 상기 전치 증폭기로 전송될 디지털 신호를 인코딩하고 직렬화하기 위해 사용되는 클럭 신호를 생성하는 단계와,
상기 전치 증폭기로부터 전송된 직렬 비트 스트림을 상기 기준 신호로서 이용하여, 상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 상기 전치 증폭기로부터 전송되는 상기 직렬 비트 스트림을 역직렬화하고 디코딩하기 위해 사용되는 클럭 신호를 생성하는 단계를 포함하는
방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the step of controlling the serial port further comprises generating a clock signal in the controller using the phase-locked loop circuit based on a reference signal input to the phase-locked loop circuit in the controller,
Wherein the step of generating the clock signal in the controller comprises:
Using a port bitrate clock signal as the reference signal to generate a clock signal used to encode and serialize a digital signal to be transmitted from the controller to the preamplifier via the bidirectional serial data line,
Generating a clock signal used for deserializing and decoding the serial bit stream transmitted from the preamplifier through the bidirectional serial data line using the serial bit stream transmitted from the preamplifier as the reference signal, Included
Way.
제 1 항에 있어서,
상기 양방향 직렬 데이터 라인은 상기 전치 증폭기 및 기록 채널에 의해 데이터 액세스 동작을 수행하기 위해 사용되는 아날로그 버스의 신호 라인이며,
상기 직렬 포트를 제어하는 단계는,
상기 신호 라인이 상기 전치 증폭기 및 상기 기록 채널에 의해 데이터 액세스 동작을 수행하도록 이용되지 않는 기간 동안, 상기 아날로그 버스의 상기 신호 라인을 통해 상기 제어기로부터 상기 전치 증폭기로의 제 1 방향 또는 상기 전치 증폭기로부터 상기 제어기로의 제 2 방향 중 어느 한 방향으로 선택적으로 디지털 신호를 전송하도록 상기 직렬 포트를 제어하는 단계와,
상기 신호 라인이 상기 전치 증폭기 및 상기 기록 채널에 의해 데이터 액세스 동작을 수행하도록 이용되고 있는 기간 동안, 상기 아날로그 버스의 상기 신호 라인을 통해 디지털 신호를 전송하는 것을 중단하도록 상기 직렬 포트를 제어하는 단계를 포함하는
방법.
The method according to claim 1,
The bidirectional serial data line is a signal line of an analog bus used for performing a data access operation by the preamplifier and the write channel,
Wherein controlling the serial port comprises:
During a period during which the signal line is not used to perform a data access operation by the preamplifier and the write channel, from a first direction from the controller to the preamplifier or from the preamplifier through the signal line of the analog bus Controlling the serial port to selectively transmit a digital signal in either one of a second direction to the controller,
Controlling the serial port to stop transmitting a digital signal over the signal line of the analog bus for a period while the signal line is being used to perform a data access operation by the preamplifier and the write channel Included
Way.
제어기와,
전치 증폭기와,
상기 제어기와 상기 전치 증폭기 사이에서 단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 디지털 신호를 전송하도록 구성되는 직렬 포트 회로 - 상기 직렬 포트 회로는 상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 상기 제어기로부터 상기 전치 증폭기로의 제 1 방향 또는 상기 전치 증폭기로부터 상기 제어기로의 제 2 방향 중 어느 한 방향으로 선택적으로 디지털 신호를 전송하도록 구성됨 - 를 포함하는
장치.
A controller,
A preamplifier,
A serial port circuit configured to transmit a digital signal through a single bidirectional serial data line between the controller and the preamplifier, the serial port circuit having a first direction from the controller to the preamplifier via the bidirectional serial data line Or to selectively transmit a digital signal in either a second direction from the preamplifier to the controller
Device.
저장 매체와,
상기 저장 매체로부터 데이터를 판독하고 상기 저장 매체에 데이터를 기록하도록 구성되는 판독/기록 헤드와,
상기 저장 매체에 기록되고 상기 저장 매체로부터 판독되는 데이터를 처리하도록 구성되는 전치 증폭기와,
상기 전치 증폭기를 제어하도록 구성되는 제어기와,
상기 제어기와 상기 전치 증폭기 사이에서 단일의 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 디지털 신호를 전송하도록 구성되는 직렬 포트 회로 - 상기 직렬 포트 회로는 상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 상기 제어기로부터 상기 전치 증폭기로의 제 1 방향 또는 상기 전치 증폭기로부터 상기 제어기로의 제 2 방향 중 어느 한 방향으로 선택적으로 디지털 신호를 전송하도록 구성됨 - 를 포함하는
저장 디바이스.
A storage medium,
A read / write head configured to read data from and write data to the storage medium;
A preamplifier configured to process data written to and read from the storage medium;
A controller configured to control the preamplifier;
A serial port circuit configured to transmit a digital signal through a single bidirectional serial data line between the controller and the preamplifier, the serial port circuit having a first direction from the controller to the preamplifier via the bidirectional serial data line Or to selectively transmit a digital signal in either a second direction from the preamplifier to the controller
Storage device.
제 7 항에 있어서,
상기 직렬 포트 회로는,
상기 제어기에 의해 구현되는 마스터 직렬 포트 제어 회로와,
상기 전치 증폭기에 의해 구현되는 슬레이브 직렬 포트 제어 회로를 포함하며,
상기 마스터 직렬 포트 제어 회로는 직렬 비트 스트림을 상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 상기 전치 증폭기로 전송하도록 구성되며,
상기 슬레이브 직렬 포트 제어 회로는 상기 전치 증폭기에 의해 수신되는 상기 직렬 비트 스트림의 비트 레이트에 기초하여 클럭 신호를 생성하도록 구성되는 된 위상-고정 루프 회로를 포함하고,
상기 슬레이브 직렬 포트 제어 회로는 상기 클럭 신호를 사용하여 상기 전치 증폭기에 의해 수신되는 상기 직렬 비트 스트림을 수신하고 역직렬화하도록 구성되고,
상기 마스터 직렬 포트 제어 회로는 방향 전환 제어 신호를 생성하여 상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 상기 제어기로부터 상기 전치 증폭기로 전송하도록 구성되고,
상기 슬레이브 직렬 포트 제어 회로는 상기 방향 전환 제어 신호를 검출하도록 구성되며, 상기 방향 전환 제어 신호에 응답하여, 상기 슬레이브 직렬 포트 제어 회로는 (i) 상기 슬레이브 직렬 포트 제어 회로의 위상-고정 루프 회로의 위상 및 주파수 조절을 중단하고 상기 전치 증폭기의 위상-고정 루프 회로로부터 고정 클럭 신호를 출력하고, (ii) 상기 양방향 직렬 데이터 라인의 제어를 맡고, (iii) 상기 고정 클럭 신호를 사용하여 데이터를 직렬화하여 상기 전치 증폭기로부터 상기 제어기로 상기 양방향 직렬 데이터 라인을 통해 전송하도록 구성되는
저장 디바이스.
8. The method of claim 7,
The serial port circuit comprising:
A master serial port control circuit implemented by the controller,
And a slave serial port control circuit implemented by the preamplifier,
Wherein the master serial port control circuit is configured to transmit a serial bit stream to the preamplifier via the bidirectional serial data line,
Wherein the slave serial port control circuit comprises a phase-locked loop circuit configured to generate a clock signal based on a bit rate of the serial bit stream received by the preamplifier,
Wherein the slave serial port control circuit is configured to receive and deserialize the serial bit stream received by the preamplifier using the clock signal,
Wherein the master serial port control circuit is configured to generate a redirection control signal to transfer from the controller to the preamplifier via the bidirectional serial data line,
Wherein the slave serial port control circuit is configured to detect the direction change control signal, and in response to the direction change control signal, the slave serial port control circuit is configured to: (i) detect the slave serial port control circuit (Ii) controlling the bidirectional serial data line; (iii) serializing the data using the fixed clock signal; and (iii) stopping the phase and frequency adjustments and outputting a fixed clock signal from the phase-locked loop circuit of the preamplifier. Directional serial data line from the preamplifier to the controller via the bidirectional serial data line
Storage device.
제 7 항에 있어서,
상기 양방향 직렬 데이터 라인은 아날로그 버스의 신호 라인을 사용하여 구현되고, 상기 신호 라인은 상기 전치 증폭기 및 기록 채널 회로에 의해 상기 저장 매체에 대해 데이터 액세스 동작을 수행하도록 사용되며, 상기 저장 디바이스는 상기 신호 라인이 상기 저장 매체에 대해 데이터 액세스 동작을 수행하도록 이용되지 않는 시구간 동안 상기 직렬 포트 회로에 의해 상기 신호 라인을 공유할 수 있도록 구성되는 멀티플렉싱 회로를 포함하는
저장 디바이스.
8. The method of claim 7,
Wherein the bidirectional serial data line is implemented using a signal line of an analog bus and the signal line is used to perform a data access operation on the storage medium by the preamplifier and the write channel circuit, And a multiplexing circuit configured to enable the line to share the signal line by the serial port circuit during a time period when the line is not utilized to perform a data access operation on the storage medium
Storage device.
제 9 항에 있어서,
상기 아날로그 버스의 상기 신호 라인은 판독 동작 동안 판독 데이터가 상기 전치 증폭기로부터 상기 기록 채널 회로로 전송되는 판독 신호 라인이고,
기록 동작 동안, 상기 멀티플렉싱 회로는 상기 직렬 포트 회로를 상기 판독 신호 라인에 연결하도록 구성되고,
상기 판독 동작 동안, 상기 멀티플렉싱 회로는 상기 직렬 포트 회로를 상기 판독 신호 라인으로부터 연결 해제하도록 구성되고,
상기 판독 동작 동안, 상기 멀티플렉싱 회로는 기록 데이터가 기록 동작 동안 상기 기록 채널 회로로부터 상기 전치 증폭기로 전송되는 상기 아날로그 버스의 기록 신호 라인에 상기 직렬 포트 제어 회로를 연결하도록 또한 구성되고,
상기 기록 동작 동안, 상기 멀티플렉싱 회로는 상기 직렬 포트 제어 회로를 상기 기록 신호 라인으로부터 연결 해제하도록 구성되는
저장 디바이스.
10. The method of claim 9,
The signal line of the analog bus is a read signal line through which read data is transferred from the preamplifier to the write channel circuit during a read operation,
During a write operation, the multiplexing circuit is configured to connect the serial port circuit to the read signal line,
During the read operation, the multiplexing circuit is configured to disconnect the serial port circuit from the read signal line,
During the read operation, the multiplexing circuit is further configured to connect the serial port control circuit to a write signal line of the analog bus to which write data is transferred from the write channel circuit to the preamplifier during a write operation,
During the write operation, the multiplexing circuit is configured to disconnect the serial port control circuit from the write signal line
Storage device.
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